Anzahl Durchsuchen:24 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2023-08-15 Herkunft:Powered
Der Rahmen ist die Schlüsselkomponente des Biegemaschine.Die Steifigkeit des Rahmens wirkt sich direkt auf die Sicherheitsleistung und Biegegenauigkeit der Maschine aus.Wie man Qualität und Kosten in Einklang bringt, war schon immer die Richtung Designer.Bei der Biegemaschine der A-Serie handelt es sich um ein Modell, mit dem das Unternehmen Anfang der 1980er Jahre fortschrittliche Technologie aus dem Ausland einführte und förderte.Die Biegemaschinenserie ist einfach, praktisch und weist eine geringe Ausfallrate auf.Sie sind sind bei den Anwendern sehr beliebt und seit jeher die beliebtesten Produkte des Unternehmens.Da die Maschine vor den 1980er Jahren entworfen wurde, war sie zu dieser Zeit auf die Ebene des Designsystems sowie der Computersoftware und -hardware beschränkt.Damals war das Design basierte im Wesentlichen auf der traditionellen konventionellen Methode der Materialmechanik.Für die großflächig verschweißten Strukturteile des Biegemaschinenrahmens.Der Spannungskonzentrationspunkt kann nicht genau berechnet werden, sondern nur annähernd Die Hypothesenmethode wird häufig verwendet und das Berechnungsergebnis ist sehr grob.Um die Sicherheit zu gewährleisten, fügen Designer häufig künstliche Erfahrungswerte hinzu, was den Sicherheitsfaktor erhöht, was zu einer sehr umständlichen Ausrüstung führt verbraucht Materialien und erhöht die Schwierigkeit der Produktion.
2.1 Maschinenstruktur
Die Biegemaschine der A-Serie ist die obere Übertragungsstruktur, wie in Abbildung 1 dargestellt. Sie besteht hauptsächlich aus den folgenden Teilen:
Abbildung 1 – Eine Serienbiegemaschine
Gestell: aus dickem Stahlblech geschweißt, hauptsächlich bestehend aus Oberträger, linken und rechten Seitenplatten und Unterträgern, zur Befestigung verschiedener Komponenten wie Ölzylinder, Führungsschiene und Unterwerkzeug.
Schieber: Die gesamte dicke Stahlplattenstruktur ist mit dem Ölzylinder und der Führungsschiene verbunden, und das untere Ende ist mit der oberen Form befestigt, und der Arbeitszylinder treibt die obere und untere Hin- und Herbewegung zum Abschluss an das Blechbiegen.
Zylinder: Stellt die zum Biegen des Blechs erforderliche Biegekraft bereit und treibt den Schieber an, um ihn nach oben und unten zu bewegen.
Balancebalken: Achten Sie darauf, dass der Schieber synchron nach links und rechts läuft.
Gleitbahn: am Rahmen befestigt, um die Bewegung des Gleiters zu begrenzen.
2.2 Forschungsobjekt
Die vom Unternehmen derzeit hergestellten Biegemaschinen der A-Serie weisen unterschiedliche Spezifikationen auf.In diesem Artikel wird die meistverkaufte und repräsentative A3,1m×1000kN-Biegemaschine für Forschungs- und Analysezwecke ausgewählt.Das Forschungsobjekt ist das Rahmenkörper mit den meisten Materialien.Abbildung 2 ist ein dreidimensionales Modelldiagramm des Rahmens der Biegemaschine der A-Serie.Es ist aus einer dicken Stahlplatte geschweißt und in drei Teile unterteilt: den oberen Balken, die linke und rechte Seite Platten und der untere Balken.Der obere Träger ist eine Doppelplattenkonstruktion zur Montage des Antriebs.Der Ölzylinder;Der untere Balken ist eine dicke Stahlplattenkonstruktion zur Aufnahme der Lastkraft der unteren Form.Die Seitenplatte wird verwendet zum Verbinden des Oberbalkens und des Unterbalkens, und die Seitenplatte ist zum Zwecke der Zuführung mit einer C-förmigen Kehle versehen.
Abbildung 2 – Rack-3D-Modell
Der Rahmen der Biegemaschine ist geschweißt.Wenn bei der Modellierung die Schweißstruktur verwendet wird, sollten Faktoren wie die Art der Schweißnaht zwischen den Stahlplatten berücksichtigt werden, was die Komplexität der Berechnung erheblich erhöht Verfahren.Um die Netzerzeugung und -steuerung zu erleichtern, ist das Modell garantiert.Die Geometrie und die mechanischen Eigenschaften ähneln der realen Situation und es werden folgende Vereinfachungen vorgenommen:
(1) Mustergenerierung eines Einzelteils für das Rackmodell;
(2) Um der tatsächlichen Schweißsituation näher zu kommen, werden alle Schweißnähte angefast;
(3) Eliminieren Sie feine Strukturen wie Prozesslöcher, Gewindelöcher und Rippen, die weniger Einfluss auf Festigkeit und Steifigkeit haben.
3.1 Mechanische Eigenschaften von Materialien
Die Gestelle sind alle mit einer Q235-Stahlplatte verschweißt.Die mechanischen Parameter der Q235-Stahlplatte sind wie folgt:
Elastizitätsmodul E=210GPa;
Poissonzahl μ = 0,28;
Dichte ρ = 7,8 × kg/m3;
Streckgrenze σs = 235 MPa;
Zulässige Spannung [σ] = 160 MPa.
3.2 Beschreibung der Racklast und Einschränkungen
Die Belastung der Biegemaschine bei der eigentlichen Arbeit wird verändert.Der Zylinderdruck wird allmählich vom Nullwert an erhöht, und der Druck wird nach dem Spitzenwert abgesenkt und dann entlastet.Da die statische lineare Analyse durchgeführt wird, ist die Die Last wird als statische Last behandelt.Die maximale Biegekraft des Oberträgers des Rahmens bei Belastung durch 3 Zylinder beträgt 1000 kN, davon entfallen 400 kN auf den linken und rechten Zylinder, 200 kN auf den mittleren Zylinder. und die Richtung ist vertikal nach oben;Der untere Balken unterliegt der Kraftübertragung des Schiebers und der unteren Matrize.Alle Biegekräfte sind nach unten gerichtet, die Richtung ist senkrecht nach unten.
Der Rahmen wird am Boden befestigt.Obwohl der Rahmen durch Ankerbolzen befestigt ist, begrenzen die Ankerbolzen nur die Richtung der Verschiebung der Bodenfläche und haben keinen großen Einfluss auf die Genauigkeit der Strukturanalyse.Die Unterseite des Fußes begrenzt seine volle Beanspruchung, wie in Abbildung 3 dargestellt.
Abbildung 3 – Racklast und Einschränkungen
3.3 Rasteraufteilung
Die Vernetzung ist ein sehr wichtiger Schritt in der Finite-Elemente-Analyse.Die Qualität des Netzes steht in direktem Zusammenhang mit der Genauigkeit der Ergebnisse der Finite-Elemente-Berechnung, und selbst das Ergebnis ist ungültig.Die Finite-Elemente-Funktion der Zur Aufteilung des Netzes und des Modells wird die Software SolidWords verwendet.Das in 30170 Einheiten unterteilte Frame-Finite-Elemente-Modell ist in Abbildung 4 dargestellt.
Abbildung 4 – Zahnstangenverzahnung
Durch die Berechnung und Analyse der SolidWords-Software werden die Verschiebung in Y-Richtung und das Spannungswolkendiagramm des Rahmens erhalten, wie in Abbildung 5 und Abbildung 6 dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die maximale Verformung in Y Die maximale Richtung bei Volllast des Rahmens beträgt 2,43 mm an der Oberseite des Oberträgers.Bei der tatsächlichen Arbeit liegt die Verschiebung des Oberbalkens innerhalb des elastischen Verformungsbereichs des Materials, was kaum Auswirkungen auf die Genauigkeit der Maschine hat. Daher wird dem Verschiebungswert nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt.
Abbildung 5: Wolkenverschiebungskarte in Y-Richtung
Abbildung 6 – Rack-Spannungswolke
Die maximale Belastung des Rahmens beträgt 169 MPa an der abgerundeten Ecke des C-förmigen Halses der Seitenplatte, was die zulässige Belastung des Rahmenmaterials Q235-Stahlplatte um 160 MPa übersteigt.In der tatsächlichen Arbeit ist der beschädigte Teil einfach hier, früh sichtbar.Es fehlt an Design.
Als Reaktion auf die Mängel des ursprünglichen Entwurfs wurde der ursprüngliche Entwurf verbessert.
Gemäß dem Rahmenspannungswolkendiagramm in Abb. 6 erscheint die maximale Spannung des Rahmens an der unteren Ecke des C-förmigen Halses der Seitenplatte.Wie aus den Merkmalen des ursprünglichen Entwurfs (Abb. 7) hervorgeht, ist der C-förmige Kehle der Seitenplatte des Rahmens.Der untere Rundungsradius beträgt R120 und der obere Rundungsradius beträgt R200.Den tatsächlichen Erfahrungen zufolge hat die Umstellung des Filetwechsels auf das obere Filet keinen Einfluss auf den normalen Gebrauch der Presse Bremse.Nach der Verbesserung beträgt die maximale Belastung des Rahmens laut Softwareanalyse 149 MPa, und der Effekt ist offensichtlich.Es ist zu erkennen, dass bei einer leichten Optimierung die maximale Belastung des Rahmens sofort auf ein Minimum sinkt der zulässige Spannungsbereich des Materials.
Abbildung 7 – Ursprüngliches Designmerkmal
Um Unvollkommenheiten aufzuspüren, führen Sie weiterhin eine eingehende Untersuchung des ursprünglichen Designs durch.Der ursprüngliche Designer berücksichtigte auch, dass die C-förmige Kehle der Seitenwand des Racks der schwächste Teil des Rahmens ist.Um des Willens willen Aus Sicherheitsgründen fügte der Designer dem Hals der Seitenwand eine Versteifung hinzu, um den C-förmigen Hals bis zu einem gewissen Grad zu reduzieren.Es besteht die Gefahr von Rissen im Mund.Aus materialmechanischer Sicht ist jedoch eine Erhöhung der Verstärkungsrippen ergeben nicht den maximalen Gebrauchswert des Materials.Versuchen Sie, die Verstärkungsrippen auf der Grundlage der Optimierung der abgerundeten Ecken zu eliminieren und berechnen und analysieren Sie dann, dass die maximale Belastung des Rahmens 155 MPa beträgt. Noch an der unteren Ecke der C-förmigen Kehle beträgt die maximale Verschiebung in Y-Richtung 2,54 mm.Obwohl die maximale Spannung nach dem Entfernen der Verstärkung der Rippe liegt, liegt sie immer noch innerhalb des zulässigen Spannungsbereichs Material.Es ist ersichtlich, dass das ursprüngliche Design der Rippen zwar einen gewissen Effekt hat, der Effekt jedoch nicht offensichtlich ist, aber viele Rohstoffe sowie Montage- und Schweißarbeitsstunden verschwendet werden und eine Stornierung in Betracht gezogen werden kann. Wenn man jedoch bedenkt, dass diese Modellreihe seit mehr als 30 Jahren produziert wird, liegt das Verkaufsvolumen bei fast 10.000 Einheiten und es gibt viele Benutzer.Wenn die Rippen jetzt gestrichen werden, werden Benutzer misstrauisch sein, Abstriche zu machen.Zu Zu diesem Zweck wird eine weitere Optimierung vorgenommen: Da sich das Gewicht der Maschine nicht verändert, wird das Material der ursprünglichen Rippe auf die Seitenplatte „verpflanzt“, die Verstärkungsrippe entfernt und die Breite der Seitenplatte verringert entsprechend erweitert.Auf diese Weise wird der maximale Gebrauchswert des Materials voll ausgenutzt und die Festigkeit und Steifigkeit der Maschine wird unter der Voraussetzung, dass das Gewicht der Maschine konstant bleibt, deutlich erhöht Durch die Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit wird die Gesamtleistung der Maschine verbessert.
Basierend auf den optimierten Designdaten wurde der Prototypentest durchgeführt.Es ist erwiesen, dass die optimierte Biegemaschine gute Ergebnisse erzielt hat.Ohne das Gewicht der Maschine zu verändern, ändert sich die Steifigkeit der Maschine um 20 % erhöht, was viel Montage- und Schweißzeit einsparen kann und einen guten wirtschaftlichen Wert hat.Es ist ersichtlich, dass das traditionelle Computerdesign oder die Erfahrung es schwierig macht, die Optimierungsanforderungen zu erfüllen.Das Endliche Mit der Element-Software lässt sich das Design einfach optimieren und mit dem geringsten Materialaufwand Produkte in höchster Qualität herstellen.
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