Finite -Elemente -Analyse der quadratischen Box des unteren Werkzeughalters basierend auf ANSYS

In der mechanischen Schermaschine der Q11-Serie, wie in Abbildung 1 gezeigt, sind der untere Werkzeughalter und die quadratische Box die wichtigsten Kraftfeiern. Während des Blattschneidvorgangs wird die Quadratkastenbaugruppe der unteren Werkzeughalter ausgesetzt Vertikale Scherkraft nach unten. Die horizontale Komponentenkraft, die durch den Scherneigungwinkel erzeugt wird, die auf das Pressgerät aufgetragene Druckkraft und dergleichen. Daher muss im Entwurfsprozess sichergestellt werden, dass dies sichergestellt wird Die Festigkeit und Steifheit der Quadratkastenbaugruppe des unteren Werkzeugblocks entspricht den Anforderungen, und die Festigkeit und Steifheit des unteren Werkzeugblocks muss nach Abschluss des strukturellen Designs analysiert werden.

Abbildung 1

Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Computeranwendungstechnologie wurde die Finite -Elemente -Analyse häufig verwendet, um solche Probleme zu lösen. In diesem Artikel wird die Finite -Elemente -Analyse -Software ANSYS zur Durchführung der Finite -Elemente -Analyse verwendet der quadratischen Werkzeugkastenbaugruppe und die Spannungsverteilung und die Verschiebungsänderung der Kraft werden erhalten.

1. Modellvereinfachung

Da das Originalmodell eine große Anzahl von Gewindelöchern, Positionierungslöchern und abgerundeten Ecken hat und diese Details nur geringe Auswirkungen auf die Kraft haben, ist das ursprüngliche Modell vereinfacht und die ursprünglichen Modellfadenlöcher werden weggelassen (Insbesondere die Gewindelöcher der Montageklinge werden gelöscht.

In Anbetracht der Tatsache, dass der Scherungsprozess des Werkzeugs auf der Stahlplatte ein transientes dynamisches Problem während des Arbeitsprozesses ist, wird das LS-Dyna-Modul in der allgemeinen Finite-Elemente-Software ANSYS ausgewählt. Der Modullöser ist geeignet Für die Berechnung von Auswirkungen, Kollisions- und Metallplastikformenproblemen.

Figur 2--Vor der Vereinfachung des Modells

Abbildung 3 - - nach Vereinbarung des Modells

Abbildung 4 - - Tool zum unteren Werkzeugpost - Box 3D -Modell

2. Materialdefinition und Vernetzung

Das untere Werkzeughalter und das quadratische Kastenmaterial sind HT250 Grey Gusseisen. Nach den Informationen beträgt der elastische Modul des Materials 1,410 11PA, das Poisson -Verhältnis 0,28 und die Materialdichte 7 800 kg/m3.

Wählen Sie den Modelleinheitstyp aus und betrachten Sie das Modell als 3D -Feststoffmodell. Wählen Sie also eine feste 164 -Einheit mit 8 Knoten. Berücksichtigung der Länge, Breite und Höhe des Modells und um die Berechnungsgenauigkeit zu verbessern und die zu verkürzen Die Berechnungszeit ist das Modell durch Auswahl jeder Einheitsgröße von 0,02 m verärgert. Das Vernetzungsergebnis ist in Fig. 5 dargestellt.

Abbildung 5 - - Lower Werkzeughalter Quadratkasten -Gitterdiagramm

3. Anwendung der Grenzbelastung

Während des Arbeitsprozesses tragen der untere Werkzeughalter und der Quadratkasten hauptsächlich die Kräfte in drei Richtungen, nämlich: vertikale Abwärtsschurkraft; horizontale Scherkraftkomponente; und Druck des Pressgeräts auf die niedrigerer Werkzeughalter.

Die vertikale Scherkraft der Maschine ist als 600 kn ausgelegt und die Schergeschwindigkeit beträgt 10 Mal/min. Die angewendete Scherkraftzeitbeziehung ist wie in Fig. 6 dargestellt, und die Position, an der die Scherkraft angewendet wird Abb. 7.

Abbildung 6--Scherz-Kraft-Zeit-Diagramm

Abbildung 7 - - Scherze Kraftpositionskarte

Während der Arbeit der Schermaschine wird der untere Werkzeughalter auch der Schneidkraft in horizontaler Richtung ausgesetzt. Der Schneidwinkel des Werkzeughalters auf der Maschine ist auf 2,5 ° und die Horizontale ausgelegt Die Komponente beträgt 600 Kn × tan 2,5 ° = 25,8 Kn. In ähnlicher Weise sind die horizontale Kraft und ihre Anwendungsposition in Fig. 8 dargestellt.

Abbildung 8--Horizontales Kraftzeitdiagramm

Abbildung 9 - - Horizontale Kraftpositionskarte

Während des Scherprozesses wird der untere Werkzeughalter auch der vom Presselement übertragenen Kraft über die Stahlplatte aus dem unteren Werkzeughalter ausgesetzt. Der Druck wird auf 15 kn ausgelegt. Dann das aufgetragene Pressen Kraft und ihre Position sind wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt. 10 und 11.

Abbildung 10--Drücken Sie das Kraftzeitdiagramm

Abbildung 11 - - Drücken der Kraftpositionskarte

Die Quadratkiste des unteren Werkzeughalters ist hauptsächlich zwei Bindungskräften während des Arbeitsprozesses ausgesetzt, bei denen es sich jeweils um die Einschränkung kleiner Schritte und die Einschränkungen der unteren beiden Gesichter handelt und alle die alle Einschränkungen einschränken, und alle die gesamten Einschränkung Freiheitsgrade. Die auferlegten Einschränkungen sind in den Abbildungen 12 und 13 dargestellt.

Abbildung 12 - - zwei Ohr -Platten -Positionsbeschränkungen

Abbildung 13 - - Lower End zwei Seitenbeschränkungen

Während des Betriebs der Schermaschine wird die Scherkraft entlang der Breite der Platte übertragen. Wie in Fig. 14 gezeigt, befindet sich die Anwendungsposition auf einem Knoten entlang der Kantenlinie der unteren Klinge und der Die Anwendungsrichtung ist entlang der positiven Richtung der Y -Achse (die angelegte Scherkraft ist negativ).

Abbildung 14 - - Scherzkraftanwendungsposition

Die horizontale Kraft wird an derselben Position wie die Anwendung der Scherkraft aufgetragen und auf einen Knoten an der oberen Ratte der unteren Klinge in positiver Richtung entlang der Zachse aufgetragen.

Auf der Presseplatte der Maschine befinden sich neun zylindrische Strukturen, und das Blattmaterial wird durch Drücken von neun zylindrischen Strukturen geschert, um Druck auf das Blatt auszuüben. Um die Anwendung der Anwendung zu erleichtern Last änderte der Autor das dreidimensionale Modell und teilte neun kreisförmige Gesichter auf den unteren Werkzeughalter, um die Anwendung der Druckkraft zu erleichtern. Die neun geteilten Gesichter sind in Abb. 15 dargestellt. Die Presskraft wird angewendet Zu den Knoten der neun Gesichter von A182 bis A189 und A207 ist die Richtung entlang der positiven Richtung der Y -Achse und die Position der endgültigen Kraft ist wie in den Abbildungen 16 dargestellt.

Abbildung 15 - - Drücken Sie die Kraft auf die Kraftbekämpfungsposition

Abbildung 16 - Angewandte Last

4. Lösungsergebnis

Das obige Modell wird gelöst, um die Spannungswolkenkarte und das Verschiebungsänderungswolkendiagramm des Quadratkastens für den unteren Werkzeughalter zu erhalten, wie in Fig. 17 und Fig. 18 gezeigt.

Abbildung 17 - Stresswolke

Abbildung 18 - - Ablehnung der Wolke ändern

Wie in Fig. 17 und Fig. 19 gezeigt, beträgt die maximale Spannung 202 MPa, die an der Position der Rippe und der Positionierung der Ohrplatte verteilt ist, und die Zugfestigkeitsgrenze des HT250 Graugusseisen beträgt 250 MPa. Deshalb von der Theoretische Analyse von Festigkeit und Steifheit, das Scheren von Blechen wird durchgeführt. Durch das Schneiden wird die Anbaugruppe des unteren Werkzeughalters nicht nachgibt oder brechen.

Abbildung 19 - - Stresskonzentrationsposition

Wenn die Scherkraft 1500KN beträgt, ist die Spannungsverteilung in Abb. 20 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Spannung im hellblauen Bereich 223 MPa, was in der Nähe der Ausbeute des HT250 Grey Gusseisens liegt, was das Material leicht verursacht zu Ertrag.

Abbildung 20 - - Stressverteilung des unteren Werkzeugquadratkasten, wenn die Scherkraft 1500KN beträgt

5. Schlussfolgerung

In diesem Artikel basiert auf der Finite -Elemente -Methode, basierend auf den tatsächlichen Arbeitsbedingungen der unteren Toolbox Square Box -Komponente, basierend auf der genauen Einrichtung des Festkörpermodells, ein angemessener Einheitstyp ausgewählt und a Es wird eine vernünftige Vernetzung durchgeführt, um ein Finite -Elemente -Modell mit ANSYS zu etablieren. Die Software führt eine Stressanalyse durch. Durch die Analyse ändert sich die Spannungswolkenkarte und das Verschiebungswolkendiagramm des Square Box des unteren Werkzeughalters Die Baugruppe wird erhalten und die Spannungskonzentrationsposition wird visuell angezeigt. Die Analyseergebnisse zeigen, dass der Sicherheitsfaktor des Square -Box -Designs der unteren Werkzeugkasten mäßig ist und seine Stärke und Steifheit die Arbeit erfüllen kann Bedarf.