خبرونه

nd26751326-how_to_use_fem_ansys_parameter_optimization_and_probability_design_of_ultrasonic_welding_horn

وړاندوينه

د الټراسونک ټیکنالوژۍ پراختیا سره ، د دې غوښتنلیک خورا او پراخه دی ، دا د کوچني کثافاتو ذرات پاکولو لپاره کارول کیدی شي ، او دا د ویلډینګ فلزي یا پلاستیک لپاره هم کارول کیدی شي. په ځانګړي توګه د نن ورځې پلاستيکي محصولاتو کې ، د الټراسونک ویلډینګ اکثرا کارول کیږي ، ځکه چې د سکرو جوړښت له مینځه وړل شوی ، ظاهرا یې خورا مناسب کیدی شي ، او د واټر پروف کولو او ډیسټ پروف کولو فعالیت هم چمتو شوی. د پلاستيکي ویلډینګ سینګ ډیزاین د وروستي ویلډینګ کیفیت او تولید ظرفیت باندې مهم اثر لري. د نوي بریښنایی میترو په تولید کې ، الټراسونک څپې د پورتنۍ او ټیټ مخونه یو بل سره فیوز کولو لپاره کارول کیږي. په هرصورت ، د کارولو پرمهال ، دا وموندل شوه چې ځینې سینګونه په ماشین کې نصب شوي او درز شوي او نور ناکامي په لنډ وخت کې پیښیږي. ځینې ​​د ویلډینګ سینګ د عیب کچه لوړه ده. مختلف غلطیو په تولید باندې د پام وړ اغیزه درلوده. د تفاهم له مخې ، د تجهیزاتو عرضه کونکي د سینګ لپاره محدود ډیزاین وړتیاوې لري ، او اکثرا د بار بار ترمیمونو له لارې د ډیزاین شاخصونو ترلاسه کولو لپاره. له همدې امله ، دا اړینه ده چې د دوامدار سینګ او مناسب ډیزاین میتود رامینځته کولو لپاره زموږ خپل تخنیکي ګټې وکاروئ.

2 د الټراسونک پلاستيکي ویلډینګ اصول

الټراسونک پلاستيکي ویلډینګ د پروسس کولو میتود دی چې د لوړې فریکونسۍ جبري وایبریشن کې د ترمپلاستیک ترکیب څخه کار اخلي ، او د ویلډینګ سطحونه د یو بل په مقابل کې خړوبوي ترڅو د ځایی لوړ حرارت تودوخه تولید کړي. د ښه الټراسونک ویلډینګ پایلې ترلاسه کولو لپاره ، تجهیزات ، توکي او د پروسې پیرامیټرو ته اړتیا ده. لاندې د دې اصل یو لنډ معرفي دی.

2.1 د الټراسونک پلاستيکي ویلډینګ سیسټم

1 شکل د ویلډینګ سیسټم یو منظم لید دی. بریښنایی انرژي د سیګنال جنراتور او د بریښنا تخصیص له لارې لیږدول کیږي ترڅو د الټراسونک فریکونسي (> 20 kHz) بدیل بریښنایی سیګنال تولید کړي چې د transducer (पायزوی الیکټرک سیرامیک) باندې پلي کیږي. د ټرانسډوزر له لارې ، بریښنایی انرژي د میخانیکي وایب انرژي کیږي ، او د میخانیکي کمپلیک اندازه د سینګ لخوا مناسب کاري انډول سره تنظیم کیږي ، او بیا په ورته ډول د سینګ له لارې په اړیکه کې موادو ته لیږدول کیږي. د دوه ویلډینګ توکو اړیکې سطحې د لوړې فریکونسۍ جبري خوځښت سره مخ کیږي ، او د رګ ګرمۍ محلي لوړ حرارت خټکي رامینځته کوي. د یخولو وروسته ، توکي د ویلډینګ ترلاسه کولو لپاره یوځای کیږي.

د ویلډینګ سیسټم کې ، د سیګنال سرچینه یوه سرک برخه ده چې د بریښنا تمدید لرونکی سرکټ لري چې د فریکوینسي ثبات او د موټر چلولو وړتیا د ماشین فعالیت اغیزه کوي. مواد یو ترمامپلاستیک دی ، او د ګډ سطح ډیزاین اړتیا لري ترڅو په پام کې ونیسي چې څنګه ګرمۍ او ګودی ګړندی تولید کړي. لیږدونکي ، سینګ او سینګ ټول د دوی د خوځښتونو جوړه کولو آسانه تحلیل لپاره میخانیکي جوړښتونه ګ .ل کیدی شي. په پلاستيکي ویلډینګ کې ، میخانیکي وایبر د اوږد واټن څپو په ب .ه انتقالیږي. څنګه چې په مؤثره توګه انرژي لیږدئ او اندازه یې تنظیم کړئ د ډیزاین اصلي ټکی دی.

2.2horn

سینګ د الټراسونک ویلډینګ ماشین او موادو ترمینځ د اړیکو انٹرفیس په توګه دنده ترسره کوي. د دې اصلي دنده د اوږدوالي میخانیکي وایبیت ته د متغییر لخوا په مساوي او مؤثره توګه مادي ته لیږدول دي. کارول شوي مواد معمولا د لوړ کیفیت المونیم الیاژ یا حتی د ټیټانیئم مصر دی. ځکه چې د پلاستيک توکو ډیزاین خورا ډیر بدلوي ، ب appearanceه یې خورا توپیر لري ، او سینګ باید د دې مطابق بدل شي. د کاري سطح ب shouldه باید د موادو سره سمون ولري ، نو ځکه چې د حرکت په وخت کې پلاستیک ته زیان نه رسوي؛ په ورته وخت کې ، د لومړي امر لمریټینډل کم واټن فریکونسۍ باید د ویلډینګ ماشین د محصول فریکونسۍ سره همغږي شي ، که نه نو د کمپریشن انرژي به په داخلي توګه مصرف شي. کله چې سینګ کمپل کیږي ، د ځایی فشار غلظت واقع کیږي. د دې ځایی جوړښتونو اصلاح کولو څرنګوالی هم یو ډیزاین غور دی. دا مقاله د ANSYS ډیزاین سینګ پلي کولو څرنګوالی لټوي ترڅو د ډیزاین پیرامیټونو او تولید تولید زغم ته وده ورکړي.

3 د ویلډنګ سینګ ډیزاین

لکه څنګه چې مخکې یادونه وشوه ، د ویلډنګ سینګ ډیزاین خورا مهم دی. په چین کې د الټراسونک تجهیزاتو تحویل کونکي شتون لري چې خپل د ویلډینګ سینګونه تولیدوي ، مګر د دوی لویه برخه تقلید کول دي ، او بیا دوی په دوامداره توګه تراش کول او ازمول کیږي. د دې تکرار تنظیم شوي میتود له لارې ، د سینګ او تجهیزاتو فریکوینسي همغږي ترلاسه کیږي. پدې مقاله کې ، د محدود عنصر میتود کارول کیدی شي د فریکوینسي مشخص کولو لپاره کله چې سینګ ډیزاین کړي. د سینګ ازموینې پایله او د ډیزاین فریکوینسي غلطي یوازې 1 are ده. په ورته وخت کې ، دا مقاله د سینګ ډیزاین اصلاح او قوي ډیزاین لپاره د DFSS (د شپږ سیګما لپاره ډیزاین) معرفي کوي. د 6-سیګما ډیزاین مفهوم دا دی چې په بشپړ ډول د هدف شوي ډیزاین لپاره ډیزاین پروسې کې د پیرودونکي غږ راټول کړئ؛ او د تولید پروسې کې د احتمالي انحرافاتو دمخه پام کول ترڅو ډاډ ترلاسه شي چې د وروستي محصول کیفیت په مناسب کچه کې توزیع شوی. د ډیزاین پروسه په شکل 2 کې ښودل شوې. د ډیزاین شاخصونو پراختیا څخه پیل ، د سینګ جوړښت او ابعاد په پیل کې د موجوده تجربې سره سم ډیزاین شوي. پیرامیټریک ماډل په ANSYS کې رامینځته شوی ، او بیا موډل د تخنیکي تجربې ډیزاین (DOE) میتود لخوا ټاکل کیږي. مهم پیرامیټونه ، د قوي غوښتنو سره سم ، ارزښت ټاکي ، او بیا د نورو پیرامیټونو غوره کولو لپاره د فرعي ستونزې میتود وکاروئ. د سینګ تولید او استعمال پرمهال د موادو او چاپیریال پیرامیټرو اغیزو په پام کې نیولو سره ، دا د زغم سره هم ډیزاین شوی ترڅو د تولید لګښتونو اړتیاو پوره کولو لپاره. په نهایت کې ، د تولید ، ازموینې او ازمونې نظریې ډیزاین او واقعیت غلطي ، ترڅو د ډیزاین شاخصونو ته چې رسیدل شوي پوره کړي. لاندې ګام په ګام مفصل پیژندنه.

20200117113651_36685

3.1 د جیومیټریک ب designه ډیزاین (د پارامیټریک ماډل رامینځته کول)

د ویلډنګ سینګ ډیزاین لومړی د هغې نږدې جیمیاتري شکل او جوړښت ټاکي او د وروسته تحلیل لپاره پیرامیټریک ماډل رامینځته کوي. شکل 3 الف) د ترټولو عام ویلډینګ سینګ ډیزاین دی ، چیرې چې د U-shaped یو شمیر نالیونه د شاوخوا کیوبایډ موادو باندې د کمپن په لور خلاص شوي. عمومي ابعاد د X ، Y ، او Z لارښوونو اوږدوالي دي ، او وروستي ابعاد X او Y عموما د ویل شوي شوي workpiece اندازې سره پرتله کیدونکي دي. د Z اوږدوالی د الټراسونک څپې نیم څنډې سره مساوي دی ، ځکه چې په کلاسیک وایبر تیوري کې ، د اوږدې شوې شیبې د لومړي حکم محوري فریکونسۍ د هغې اوږدوالي لخوا ټاکل کیږي ، او د نیمه څپې اوږدوالی په حقیقت کې د اکاسټیک سره مطابقت لري د څپې فريکوينسي. دا ډیزاین اوږد شوی. کارول ، د غږ څپو خپرولو لپاره ګټور دی. د U-shaped نخاعي هدف د سینګ اړخیز وایبریشن ضایع کول دي. موقعیت ، اندازه او شمیر د سینګ عمومي اندازې مطابق ټاکل کیږي. دا لیدل کیدی شي چې پدې ډیزاین کې ، لږ پیرامیټونه شتون لري چې په آزاده توګه تنظیم کیدی شي ، نو موږ پدې اساس پرمختګونه کړي. شکل 3 ب) نوی ډیزاین شوی سینګ دی چې د دودیز ډیزاین په پرتله یو اندازه اندازه پیرامیټره لري: بیرونی آرک رډیس R. سربیره پردې ، نالی د سینګ کاري سطح باندې کښل شوی ترڅو د پلاستيک workpiece سطح سره همکاري وکړي ، کوم چې د خوځیدونکي انرژي لیږدولو او د workpiece له زیان څخه ساتلو کې ګټور دی. دا ماډل په منظم ډول د ANSYS کې پیرامیټریک ماډل کیږي ، او بیا وروسته تجربوي ډیزاین.

3.2 د DOE تجربوي ډیزاین (د مهمو پیرامیټونو ټاکل)

DFSS د عملي انجینري ستونزو حل کولو لپاره رامینځته شوی. دا بشپړتیا تعقیب نه کوي ، مګر اغیزناک او پیاوړی دی. دا د 6-سیګما نظریه جذبوي ، اصلي تضاد رامینځته کوي ، او "99.97” "پریږدي ، پداسې حال کې چې ډیزاین اړتیا لري چې د چاپیریال بدلون سره مقاومت وکړي. نو ځکه ، د هدف پیرامیټر مطلوب کولو رامینځته کولو دمخه ، باید لومړی سکرین شي ، او هغه اندازه چې په جوړښت کې مهم نفوذ لري باید وټاکل شي ، او د دوی ارزښتونه باید د قوي اصولو مطابق وټاکل شي.

3.2.1 د پیرامیټر تنظیم کول او د امریکا دفاع وزارت

د ډیزاین پیرامیټونه د سینګ ب shapeه او د U-shaped نخ اندازې اندازه دي ، او نور ، په مجموعي ډول اته. د هدف پیرامیټر د لومړي امر محوري کمپن فریکونسۍ دی ځکه چې دا په ویلډ کې ترټولو لوی نفوذ لري ، او اعظمي متمرکز فشار او د کاري سطح په اندازه کې توپیر د دولت بدلونونو په توګه محدود دی. د تجربې پراساس ، داسې انګیرل کیږي چې په پایلو کې د پیرامیټرو اغیزه خطي ده ، نو هر فاکتور یوازې دوه کچو ته ټاکل شوی ، لوړ او ټیټ. د پارامترونو او اړونده نومونو لیست په لاندې ډول دی.

د دفاع وزارت په ANSYS کې د مخکې جوړ شوي پیرامیټریک ماډل په کارولو سره ترسره کیږي. د سافټویر محدودیتونو له امله ، بشپړ فاکتور DOE کولی شي تر 7 پورې پیرامیټونه وکاروي ، پداسې حال کې چې ماډل 8 پیرامیټونه لري ، او د دفاع وزارت د پایلو په اړه د ANSYS تحلیل د مسلکي 6 سیګما سافټویر په څیر پراخه ندی ، او تعامل نشي اداره کولی. له همدې امله ، موږ د برنامې پایلې محاسبې او استخراج لپاره د DOE لوپ لیکلو لپاره APDL کاروو ، او بیا معلومات تحلیل لپاره منیټاب ته واړوو.

3.2.2 د دفاع وزارت د پایلو تحلیل

د منیټاب د دفاع وزارت تحلیل په 4 شکل کې ښودل شوی او د اصلي اغیزمنونکي فکتورونو تحلیل او متقابل تحلیل پکې شامل دي. د اصلي تاثیر کونکي فاکتور تحلیل د دې معلومولو لپاره کارول کیږي چې د ډیزاین متغیر بدلونونه د هدف متغیر باندې لوی تاثیر لري ، پدې توګه دا په ګوته کوي چې کوم مهم ډیزاین بدلونونه دي. بیا د فاکتورونو تر مینځ متقابل عمل د فاکتورونو د کچې د ټاکلو او د ډیزاین تغیراتو تر مینځ جوړه کولو کچه کمولو لپاره تحلیل کیږي. د نورو عواملو د بدلون درجه پرتله کړئ کله چې د ډیزاین عنصر لوړ یا ټیټ وي. د خپلواک محور په وینا ، مطلوب ډیزاین یو بل سره نه جوړیږي ، نو هغه کچه غوره کړئ چې لږ متغیره وي.

پدې مقاله کې د ویلډنګ سینګ تحلیلي پایلې دي: د ډیزاین مهم پیرامیټونه د بیروني آرک رډیومز او د سینګ سلاټ چوکۍ دي. د دواړو پیرامیټونو کچه "لوړه" ده ، دا معنی ده ، چې وړانګه په DOE کې لوی ارزښت اخلي ، او د نالی عرض هم لوی ارزښت اخلي. مهم پیرامیټونه او د دوی ارزښتونه وټاکل شول ، او بیا یو شمیر نور پیرامیټونه په ANSYS کې ډیزاین غوره کولو لپاره کارول شوي ترڅو د سینګ فریکوینسي تنظیم کړي ترڅو د ویلډینګ ماشین عملیاتي فریکوینسي سره مطابقت ولري. د اصلاح کولو پروسه په لاندې ډول ده.

3.3 د هدف پیرامیټر مطلوب کول (د سینګ فریکوینسي)

د ډیزاین مطلوب پیرامیټر ترتیبات د DOE ورته سره ورته دي. توپیر دا دی چې د دوه مهم پیرامیټرو ارزښتونه ټاکل شوي ، او نور درې پارامترونه د مادي ملکیت پورې اړه لري ، کوم چې د شور په توګه شمیرل کیږي او مطلوب نه کیدی شي. پاتې درې پارامترونه چې تنظیم کیدی شي د سلاټ محوري موقعیت ، اوږدوالی او د سینګ پلنوالی دي. مطلوب کول په ANSYS کې د فرعي ستونزو نږدې اټکل میتود کاروي ، کوم چې د انجینري ستونزو کې په پراخه کچه کارول شوې میتود دی ، او ځانګړې پروسه له مینځه وړل کیږي.

د یادونې وړ ده چې د هدف متغیر په توګه د فریکونسۍ کارول په عملیاتو کې لږ مهارت ته اړتیا لري. ځکه چې ډیری ډیزاین پیرامیټونه او د اندازې پراخه اندازې شتون لري ، د سینګ کمپن حالتونه د ګټې د فریکوینسي حد کې ډیری دي. که د موډل تحلیل پایله مستقیم وکارول شي ، نو د لومړي امر محوري حالت موندل ګران دي ، ځکه چې د موډل ترتیب انترسکیوینګ ممکن پیښ شي کله چې پیرامیټ بدل شي ، دا د طبیعي فریکوینسي آرډینال د اصلي حالت حالت سره سمون لري. له همدې امله ، دا مقاله لومړی موډل تحلیلونه غوره کوي ، او بیا د فریکونسي غبرګون وکر ترلاسه کولو لپاره د ماډل سوپر پوزیشن میتود کاروي. د فریکونسي غبرګون وکر د لوړ ارزښت په موندلو سره ، دا د اړوندو موډل فریکونسۍ ډاډ ترلاسه کولی شي. دا د اتوماتیک اصلاح کولو پروسې کې خورا مهم دی ، د دې لپاره چې په لاسي ډول یې د اندازې اندازه کولو اړتیا له مینځه ویسي.

وروسته له هغه چې مطلوب بشپړ شي ، د سینګ ډیزاین کاري فریکونسي د هدف تکرار سره خورا نږدې کیدی شي ، او غلطي په مطلوب کې ټاکل شوي زغم ارزښت څخه لږه ده. پدې مرحله کې ، د سینګ ډیزاین اساسا ټاکل شوی ، د تولید ډیزاین لپاره د زغم تولید سره تعقیب کیږي.

20200117113652_29938

3.4 د زغم ډیزاین

عمومي جوړښت ډیزاین وروسته له هغې بشپړ شوی چې د ډیزاین ټول پیرامیټونه ټاکل شوي ، مګر د انجینري ستونزو لپاره ، په ځانګړي توګه کله چې د ډله ایز تولید لګښت ته په پام سره ، د زغم ډیزاین اړین دی. د ټیټ دقیق لګښت هم کم شوی ، مګر د ډیزاین میټریکونو پوره کولو وړتیا د کمیتي محاسبې لپاره احصایوي محاسباتو ته اړتیا لري. په ANSYS کې د PDS احتمالي ډیزاین سیسټم کولی شي د ډیزاین پیرامیټر زغم او هدف پیرامیټرې زغم ترمینځ اړیکې ښه تجزیه کړي ، او د راپور اړوند بشپړ فایلونه رامینځته کولی شي.

3.4.1 د PDS پارامتر ترتیبات او محاسبات

د DFSS نظر سره سم ، د تحمل تحلیل باید د ډیزاین مهم پیرامیټرو باندې ترسره شي ، او نور عام برداشتونه په تجربه سره وټاکل شي. پدې مقاله کې وضعیت خورا ځانګړی دی ، ځکه چې د ماشین کولو وړتیا سره سم ، د جیومیټریک ډیزاین پیرامیټونو تولید تولید خورا کوچنی دی ، او د سینګ وروستۍ فریکوینسي باندې لږ تاثیر لري. پداسې حال کې چې د خامو توکو پیرامیټرې د عرضه کونکو له امله خورا توپیر لري ، او د خامو موادو قیمت د سینګ پروسس کولو لګښتونو څخه 80 for څخه زیات حساب کوي. له همدې امله ، دا اړینه ده چې د موادو ملکیتونو لپاره د مناسب زغم حد وټاکئ. دلته اړونده مادي ملکیتونه کثافت ، د لچک موډولونه او د غږ څپې خپرولو سرعت دی.

د زغم تحلیل په ANSYS کې تصادفي مونټ کارلو سمول کاروي ترڅو د لاتین هایپرکیوب میتود نمونه کړي ځکه چې دا کولی شي د نمونې کولو توزیع توزیع ډیر یونیفارم او معقول کړي ، او د لږ ټکو په واسطه غوره ارتباط ترلاسه کړي. دا پا paperه 30 ټکي ټاکي. فرض کړئ چې د دریو مادي پیرامیټونو زغم د ګاوس په وینا توزیع شوی ، په پیل کې لوړ او ټیټ حد ورکړل شوی ، او بیا په ANSYS کې محاسبه شوی.

3.4.2 د PDS پایلې تحلیل

د PDS محاسبې له لارې ، د 30 نمونې ورکولو ته ورته هدف متغیر شوي ارزښتونه ورکړل شوي. د هدف متغیرونو ویش نامعلوم دی. پیرامیټونه د مینیټاب سافټویر په کارولو سره بیا نصب شوي ، او فریکوینسي اساسا د نورمال توزیع له مخې توزیع کیږي. دا د زغم تحلیل احصایوي تیوري یقیني کوي.

د PDS محاسبه د ډیزاین متغیب څخه د هدف متغیر ته د زغم توسعه ته د مناسبو ب formulaه ورکوي: چیرې چې y د هدف متغیر دی ، x د ډیزاین بدلون دی ، c د ارتباط کوونکی دی ، او زه د متغیر شمیره ده.

د دې په وینا ، د زغم ډیزاین کولی شي هر ډیزاین متغییر ته وټاکل شي ترڅو د زغم ډیزاین دنده بشپړ کړي.

Exper. Exper تجربوي تایید

مخکینۍ برخه د ټول ویلډینګ سینګ ډیزاین پروسه ده. د بشپړیدو وروسته ، خام توکي د موادو زغم په اساس پیرودل کیږي د ډیزاین لخوا اجازه ورکړل شوي ، او بیا تولید ته وسپارل شي. د فریکونسۍ او موډل ازموینې د تولید بشپړیدو وروسته ترسره کیږي ، او د ازمونې طریقه کارول شوې ترټولو ساده او خورا اغیزمنه سنیپر ازموینه ده. ځکه چې خورا اړونده شاخص د لومړي حکم محوري ماډل فریکوینسي ده ، د سرعت سینسر د کاري سطح سره تړل شوی ، او بله پای د محور لوري سره ځړول کیږي ، او د سینګ اصلي فریکوینسي کولی شي د طراحي تحلیلونو لخوا ترلاسه شي. د ډیزاین کولو انیمول پایله 14925 Hz ده ، د ازموینې پایله 14954 Hz ده ، د فریکونسي حل 16 Hz دی ، او اعظمي غلطي یې له 1٪ څخه کمه ده. دا لیدل کیدی شي چې په ماډل محاسبه کې د فینیم عنصر انحصاري کیدو درستیت خورا لوړ دی.

د تجربوي ازموینې پاسولو وروسته ، سینګ د الټراسونک ویلډینګ ماشین کې تولید او مجلس کې اچول کیږي. د عکس العمل حالت ښه دی. کار د نیم کال څخه ډیر وخت لپاره مستحکم دی ، او د ویلډینګ وړتیا کچه لوړه ده ، کوم چې د عمومي تجهیزاتو تولید کونکي لخوا ژمنه شوې د دریو میاشتو خدماتو ژوند څخه ډیر شوی. دا ښیې چې ډیزاین بریالی دی ، او د تولید پروسه په مکرر ډول تمدید او تنظیم شوې نه ده ، د وخت او انسان ځواک سپمول.

پایله

دا مقاله د الټراسونک پلاستيکي ویلډینګ اصولو سره پیل کیږي ، د ویلډینګ تخنیکي تمرکز په ژوره توګه نیسي ، او د نوي سینګ ډیزاین مفهوم وړاندیز کوي. بیا د ډیزاین کانکریټ تحلیل کولو لپاره د محدود عنصر قوي انډول فعالیت وکاروئ ، او د DFSS 6-سگما ډیزاین مفکوره معرفي کړئ ، او د پیاوړې ډیزاین ترلاسه کولو لپاره د ANSYS DOE تجرباتي ډیزاین او PDS زغم تحلیل له لارې مهم ډیزاین پیرامیټرې کنټرول کړئ. په نهایت کې ، سینګ یوځل په بریالیتوب سره جوړ شو ، او ډیزاین د تجربه کونکي فریکونسۍ ازموینې او د ریښتین تولید تصدیق لخوا مناسب و. دا دا هم ثابتوي چې د ډیزاین میتودونو دا سیټ عملي او اغیزناک دی.


د پوسټ وخت: نومبر - 04-2020