Dizajn vákuovo flexibilného prípravku vhodný na spracovanie tenkostenných dielov

0 Predslov

Vákuové prípravky sa široko používajú pri spracovaní tenkostenných dielov, napríklad vákuový upínací systém navrhnutý spoločnosťou SCHMALZ (Schmalz), ktorý je vhodný na spracovanie tenkostenných kovových dielov s plochým dnom a veľkou plochou. V reakcii na problém upínania tenkostenných konštrukčných dielov, ako sú plášte lietadiel, sa v posledných rokoch objavili viacbodové flexibilné prípravky, napríklad viacbodový flexibilný nástrojový systém TORRESTOOL španielskej spoločnosti M.Torres. Toto zariadenie je možné použiť na trupy, krídla a iné kryty lietadiel. Orezávanie okrajov a vŕtanie a frézovanie kože. Pekinská univerzita pre letectvo a astronautiku zaviedla digitálny systém rozťahovacieho testu pre letecké skiny založený na rekonfigurovateľných flexibilných viacbodových formách, ktorý prelomil technológiu automatického generovania povrchu digitálneho modelu CAD digitálneho modelu procesu doplňujúceho povrchu. Jedným z opatrení spoločnosti AVIC Harbin Aircraft Industry Group Co., Ltd. zameraných na riešenie deformácie veľkých tenkostenných častí je návrh vákuového prípravku na spracovanie spredu aj zozadu. Konštrukcia týchto vákuových prípravkov poskytuje účinnú metódu na riadenie deformácie a presnosť spracovania tenkostenných komponentov.

Povrch typického tenkostenného komponentu lietadla je zložený z viacerých dutín. Hrúbka sieťovej časti týchto malých dutín je v najtenšom mieste menšia ako 1 mm a štruktúra je zložitá a tvar a veľkosť sú premenlivé. Takéto konštrukčné diely zvyčajne nemôžu používať vyššie uvedené vákuové svorky a ak sa použije špeciálna vákuová svorka, existuje veľa druhov a počtov svoriek a nemožno zaručiť univerzálnosť svoriek. V tomto príspevku je navrhnutá sada vákuovo flexibilných prípravkov na spracovanie tenkostennej konštrukcie celého stenového panelu a študuje sa vplyv konštrukcie prísavky a hrúbky dosky na tenkostennú štruktúru. .

1 Dizajn flexibilného vákuového zariadenia

Tenkostenné komponenty lietadla sú znázornené na obrázku 1. Pretože je pás tenký, ľahko sa deformuje axiálnou reznou silou nástroja počas spracovania. Preto je ku každému rúnu pridaná sada vákuovo flexibilných svoriek, ktoré môžu poskytnúť rovnomernú upínaciu silu a účinne podopierať rúno. Štruktúra vákuového flexibilného prípravku je znázornená na obrázku 2.

Obrázok 2 Vákuová flexibilná štruktúra svietidla

Princíp práce vákuovej pružnej svorky je: keď nie je dodávaný tlak oleja, svorka je v uvoľnenom stave; po spustení prívodu oleja sa piest zdvihne a pružina piesta pohne prísavku tak, aby stúpala, až kým sa úplne nedotkne obrobku; potom sa zužujúca sa objímka pohybuje pod pôsobením tlaku oleja. Oceľová guľa vytvára veľkú radiálnu silu na objímku, čím vytvára silnú prídržnú silu na piest; nakoniec sa utesnená dutina vysaje vákuovou pumpou, aby sa v adsorpčnej oblasti vytvorila rovnomerná upínacia sila, a obrobok sa spracuje. Potom zabezpečte, aby vzduchotesná dutina komunikovala s atmosférou, aby sa uvoľnil obrobok. Vákuové flexibilné zariadenie sa ľahko inštaluje a samoadaptuje. Nie je potrebné manuálne nastavovať výšku prísavky. U štruktúr s rôznymi veľkosťami dutín je možné vymeniť iba komponenty nad vákuovým sacím prípravkom.

2 Vytvorenie modelu konečných prvkov

V prípade rovnakého rezného množstva a spôsobu rezania je zákon deformácie pásu podobný. Tu sa na analýzu vezme iba určitá štruktúra webu. Zjednodušený geometrický model upínania je znázornený na obrázku 3. Tesnenie je vyrobené z gumy a materiál je mäkký. Deformácia pásu počas spracovania je zanedbateľná. Preto je trojrozmerný model tesnenia v simulácii konečných prvkov ignorovaný a na podružnú oblasť obrobku sa namiesto podtlaku aplikuje rozložené zaťaženie q. Vyberte q=55 kPa. Aby sa zabránilo tomu, že prísavka bude rezať obrobok z hliníkovej zliatiny, je materiálom prísavky hliníková zliatina. Materiálové parametre obrobku a prísavky sú uvedené v tabuľke 1.

Zavedený 3D model sa importuje do softvéru na analýzu konečných prvkov, 8-uzlový šesťuholníkový prvok C3D8R sa použije na spojenie nosnej dosky a obrobku a zjemnenie siete kontaktnej oblasti medzi nosnou doskou a obrobkom. Aby sa vyžadovali presné výsledky pre riešenie posunutia, je vybraný integrálny prvok lineárnej redukcie; pás pri ohybovej analýze nesie ohybový moment a v smere hrúbky by mali byť rozdelené najmenej 4 prvky. Spodný povrch pásu obrobku a horný povrch prísavky definujú Surface Inttact, atribút kontaktu je nastavený na Coulombovo trenie a koeficient trenia je 0,09. Pri uplatňovaní okrajových podmienok sú spodná plocha prísavky a vyčnievajúce časti ľavého a pravého konca integrálneho rámu pevne spojené.

Analýza vplyvu štruktúry 3 prísaviek na tenkostenné časti

Použitie vákuovo flexibilných svoriek na podporu podpery pásu, to znamená, že sa pridá tuhá podpera, a získa sa rovnomerne rozložená upínacia sila, čím sa zlepší tuhosť obrobku počas spracovania. Ak sa výpočet silovej analýzy vykonáva vo všetkých bodoch na webe, je veľkosť výpočtu pomerne veľká, takže pre simulačnú analýzu sú vybrané iba niektoré referenčné body. Celkom 7 referenčných bodov od A do G sa vyberie od stredu horného povrchu pásu vľavo.

Vezmite D=40 mm, D1=8 mm, D2=50 mm, a=80 mm, hrúbku dosky h=2 mm, zostávajúca hrúbka dosky je 5 mm a na každú referenciu vložte amplitúdu v rozmedzí priemeru Φ1 mm bod Pri premenlivom zaťažení 100 N a ďalších podmienkach nezmenených sa normálna deformácia pásu s vákuovým ohybným prípravkom ako bez neho a ako pomocná podpera simuluje softvérom konečných prvkov.

Obrázok 4 (a) zobrazuje silu a deformáciu pásu spôsobenú zaťažením pôsobiacim v rôznych referenčných bodoch, keď ako podpera nie je vákuové zariadenie. Krivky 1-7 na obrázku predstavujú zaťaženie spôsobené samostatným zaťažením v referenčných bodoch A až G. Posun v smere Z v každom bode stojiny; Obrázok 4 (b) zobrazuje silu a deformáciu pásu spôsobenú zaťažením pôsobiacim v rôznych referenčných bodoch, keď sa ako podpera použije vákuové zariadenie. Krivky 1-7 na obrázku predstavujú referenčné body. Posun v smere Z každého bodu stojiny spôsobený samostatným zaťažením od A do G.

Na obrázku 4 je zrejmé, že s podtlakovými prípravkami a bez nich, je posunutie uzla v strede stojiny v smere Z väčšie ako v prípade ostatných uzlov; v prípade pomocnej podpery stojina Posun v smere Z uzlov v centrálnej oblasti je v porovnaní s nepodporovaným stavom výrazne znížený. Keď je zaťaženie aplikované v referenčných bodoch A, B, C a D, je posun uzla v smere Z spôsobený na stojine všeobecne väčší a čím bližšie k zaťaženiu, tým väčší je posun v smere Z uzol. Čím bližšie je silonosná oblasť k stene rámu, tým je menšia celková deformácia a redukuje sa tiež posun maximálneho uzla v silonosnej oblasti v smere Z.

Analýza vplyvu hrúbky dosky 4 na deformáciu pásu

Čím menšia je hrúbka tenkostennej časti, tým slabšia je schopnosť odolávať deformácii. Počas procesu obrábania je ľahké vyrobiť fenomén" a klábosenie v dôsledku rezných akcií. Ak sa ako pomocná podpera použije vákuové flexibilné zariadenie a ostatné podmienky sú rovnaké ako v predchádzajúcej časti, na analýzu sa vyberú rôzne hrúbky pásu. V tabuľke 3 je uvedený maximálny posun v smere Z uzlov v každom referenčnom bode ako funkcia hrúbky.

Z tabuľky 3 je zrejmé, že keď je hrúbka dosky h 3 mm a 4 mm, je posunutie uzlov v každom referenčnom bode stojiny v smere Z všeobecne menšie. To je spôsobené zvýšením hrúbky pásu a väčšou tuhosťou; Keď je hrúbka h=2 mm, posunutie uzla spôsobené silou v strednej oblasti stojiny sa významne zvýši a posunutie uzla v smere Z sa zvýši, keď je stojina namáhaná v ostatných referenčných bodoch. Ak je hrúbka pásu malá, je potrebné zväčšiť vákuovú pružnú svorku.

5 Vylepšenie konštrukcie prísavky

Z časti 4 je zrejmé, že pri rovnakej sade prísaviek, keď sa hrúbka rúna zmenší, v dôsledku väčšej hrúbky tesniacej dutiny vzhľadom na rúno je tuhosť rúna nedostatočná a uzol Posun v smere Z sa významne zvyšuje. V reakcii na vyššie uvedené problémy sa navrhujú nasledujúce zlepšovacie opatrenia: zmenšiť medznú vzdialenosť vákuovej komory, rozdeliť ju do viacerých vákuových komôr a súčasne zväčšiť priemer prísavky. Vylepšený zjednodušený model upínania je znázornený na obrázku 5. Ďalšie podmienky sú rovnaké ako v časti 4, simulácia konečných prvkov sa vykonáva na webe. Obrázok 6 zobrazuje deformáciu pásu spôsobenú zaťažením pôsobiacim v rôznych referenčných bodoch, keď sa ako podpera použije vylepšená vákuová sacia jednotka. Krivky 1-7 na obr. 6 zodpovedajú posunutiu každého bodu stojiny v smere Z spôsobenému samostatným zaťažením v referenčných bodoch A až G.

Na obrázkoch 4 a 6 je zrejmé, že po zlepšení štruktúry prísavky je posunutie uzla stojiny v smere Z výrazne znížené, keď je zaťažená stredná oblasť stojiny; súčasne je veľkosť posunu uzla v centrálnej oblasti pavučiny v zásade rovnaká, čo je efektívnejšie ako pred zlepšením. vylepšiť.

6 Záver

Je navrhnutý nový typ vákuovo flexibilnej svorky a je predstavená jej hlavná štruktúra a princíp práce. V porovnaní s bežnými vákuovými svorkami má lepšiu univerzálnosť, je vhodný na spracovanie rôznych typov dutinových pásov a môže výrazne znížiť počet špeciálnych svoriek.

Softvér na analýzu konečných prvkov sa používa na numerickú simuláciu celkovej deformácie pásu, keď je pás namáhaný v rôznych bodoch. Štúdia ukazuje, že vákuové zariadenie ako pomocná podpera pre tenkostenné časti môže účinne zlepšiť deformáciu tenkostenných častí. Pre tkaninu by mali byť pridané pomocné podpery na zníženie deformácie pásu a hraničná vzdialenosť vákuovej komory by nemala byť príliš veľká.