Design av vakuum fleksibel armatur egnet for prosessering av tynne vegger

0 Forord

Vakuumarmaturer er mye brukt i behandlingen av deler med tynnvegg, for eksempel vakuumklemmesystemet designet av SCHMALZ (Schmalz), som er egnet for behandling av tynnveggede metalldeler med en flat bunn og et stort område. Som svar på klemmeproblemet med tynnveggede strukturelle deler som flyskinn, har flerpunkts fleksible armaturer dukket opp de siste årene, for eksempel TORRESTOOL flerpunkts fleksibelt verktøysystem fra Spanias M.Torres-selskap. Denne armaturen kan brukes til flykropper, vinger og andre flydeksler. Kanttrimming og boring og fresing av huden. Beijing University of Aeronautics and Astronautics har etablert et digitalt strekkprøvesystem for flyskinn basert på omkonfigurerbare, fleksible flerpunktsformer, som har brutt gjennom den automatiske generasjonsteknologien til CAD-modell for flyhud, digital tilleggsprosess. Et av tiltakene som AVIC Harbin Aircraft Industry Group Co., Ltd. har tatt for å håndtere deformasjonen av store tynne vegger, er å designe en vakuumarmatur for både front- og bakbehandling. Utformingen av disse vakuumarmaturene gir en effektiv metode for prosesseringsdeformasjonskontroll og prosessnøyaktighet av tynnveggede komponenter.

Overflaten på en typisk tynnvegget komponent er sammensatt av flere hulrom. Tykkelsen på banedelen til disse små hulrommene er mindre enn 1 mm på det tynneste punktet, og strukturen er kompleks, og formen og størrelsen kan endres. Slike konstruksjonsdeler kan vanligvis ikke bruke de ovennevnte vakuumklemmene, og hvis det brukes en dedikert vakuumklemme, er det mange typer og antall klemmer, og klemmenes allsidighet kan ikke garanteres. I denne artikkelen er et sett med vakuumfleksible armaturer designet for behandling av tynnvegget struktur av hele veggpanelet, og påvirkningen av sugekoppens struktur og tykkelsen på platen på den tynnveggede strukturen studeres .

1 Designet av vakuum fleksibel armatur

De tynnveggede komponentene til et fly er vist i figur 1. Fordi banen er tynn, deformeres den lett av verktøyets aksiale skjærekraft under prosessering. Derfor tilsettes et sett med vakuum-fleksible klemmer til hver bane, som kan gi jevn klemkraft og effektivt støtte nettet. Strukturen til vakuum fleksibel armatur er vist i figur 2.

Figur 2 Støvsug fleksibel armaturstruktur

Arbeidsprinsippet til den vakuum fleksible klemmen er: når oljetrykket ikke tilføres, er klemmen i frigjort tilstand; etter at oljetilførselen er startet, stiger stempelet, og stempelfjæren driver sugekoppen til å heve seg til den kommer helt i kontakt med arbeidsstykket; deretter beveger konisk hylse seg ned under påvirkning av oljetrykk. Stålkulen genererer en stor radiell kraft på hylsen, og genererer derved en sterk holdekraft på stempelet; til slutt vakuumeres det forseglede hulrommet av en vakuumpumpe for å generere en jevn klemkraft i adsorpsjonsområdet, og arbeidsstykket behandles. Etter det, la det lufttette hulrommet kommunisere med atmosfæren for å løsne arbeidsstykket. Vakuum fleksibel armatur er enkel å installere og selvadaptiv. Det trenger ikke å justere høyden på sugekoppen manuelt. For banestrukturer med forskjellige hulromsstørrelser kan bare komponentene over vakuumsugearmaturet byttes ut.

2 Etablering av endelig elementmodell

Når det gjelder samme skjæremengde og skjæremetode, er deformasjonsloven på banen lik. Her er bare en viss webstruktur tatt for analyse. Den forenklede geometrimodellen for fastspenningen er vist i figur 3. Tetningen er laget av gummi, og materialet er mykt. Vevdeformasjonen under behandlingen er ubetydelig. Derfor blir den tredimensjonale modellen av tetningen ignorert i den endelige elementsimuleringen, og den fordelte belastningen q påføres det tilsvarende området av arbeidsstykket i stedet for undertrykk. Velg q=55 kPa. For å forhindre sugekoppen i å kutte arbeidsstykket i aluminiumslegeringen, er materialet i sugeren aluminiumslegering. Materialparametrene til arbeidsstykket og sugeren er vist i tabell 1.

Den etablerte 3D-modellen importeres til programvaren for endelig elementanalyse, det 8-nodede heksahedriske elementet C3D8R brukes til å maske lagerplaten og arbeidsstykket, og nettet til kontaktområdet mellom lagerplaten og arbeidsstykket blir raffinert. For å kreve nøyaktige resultater for forskyvningsløsningen, velges det integrerte elementet for lineær reduksjon; banen bærer bøyemomentet i kraftanalysen, og minst 4 elementer bør deles i tykkelsesretningen. Den nedre overflaten av arbeidsstykkets bane og den øvre overflaten av sugekoppen definerer Surface Intact, kontaktattributtet er satt til Coulomb-friksjon, og friksjonsfaktoren er 0,09. Når du bruker grenseforhold, bruker den nedre overflaten på sugekoppen og de utstikkende delene av venstre og høyre ende av den integrerte rammen faste begrensninger.

Analyse av påvirkningen av 3 sugekoppstrukturer på tynne vegger

Bruken av vakuum-fleksible klemmer for å hjelpe understøttelsen av banen, det vil si en stiv støtte blir tilsatt, og en jevn fordelt klemkraft oppnås, og forbedrer derved arbeidsstykkets stivhet under behandlingen. Hvis kraftanalyseberegningen utføres på alle punkter på nettet, er beregningsbeløpet relativt stort, så bare noen referansepunkter er valgt for simuleringsanalyse. Totalt 7 referansepunkter fra A til G er valgt fra midten av den øvre overflaten av banen til venstre.

Ta D=40 mm, D1=8 mm, D2=50 mm, a=80 mm, platetykkelse h=2 mm, den gjenværende platetykkelsen er 5 mm, og last amplituden i området diameter Φ1 mm ved hver referanse punkt Med en variabel belastning på 100 N og andre forhold uendret, simuleres den normale deformasjonen av banen med og uten vakuum fleksibel armatur som hjelpestøtte av programvaren for endelig element.

Figur 4 (a) viser kraften og deformasjonen av banen forårsaket av belastningen påført på forskjellige referansepunkter når det ikke er noe vakuumarmatur som bærer. Kurvene 1-7 i figuren representerer belastningen forårsaket av den separate belastningen ved referansepunktene A til G. Z-retningens forskyvning ved hvert punkt på banen; Figur 4 (b) viser kraften og deformasjonen av banen forårsaket av belastningen påført på forskjellige referansepunkter når en vakuumarmatur brukes som støtte. Kurvene 1-7 i figuren representerer henholdsvis referansepunktene. Z-retningen forskyvning av hvert punkt på banen forårsaket av en separat belastning fra A til G.

Det kan sees fra figur 4 at med og uten vakuumarmaturer som støtte, er Z-retningen forskyvning av noden i midten av banen større enn for andre noder; i tilfelle hjelpestøtte, nettet Z-retningen forskyvning av nodene i det sentrale området er betydelig redusert sammenlignet med tilstanden som ikke støttes. Når belastningen påføres ved referansepunktene A, B, C og D, er Z-retningen forskyvning av noden forårsaket på banen generelt større, og jo nærmere belastningen, desto større er Z-retningen forskyvning av node. Jo nærmere det kraftbærende området er rammeveggen, jo mindre blir den totale deformasjonen, og Z-retningen forskyvning av den maksimale noden i det kraftbærende området reduseres også.

Analyse av innflytelsen av 4 plate tykkelse på banedeformasjon

Jo mindre tykkelsen på den tynnveggede delen er, jo svakere er evnen til å motstå deformasjon. Under bearbeidingsprosessen er det enkelt å produsere" knivutleie fenomen" og skravling på grunn av kuttehandling. Når den fleksible vakuumfiksturen brukes som hjelpestøtte, og de andre forholdene er de samme som i forrige avsnitt, velges forskjellige banetykkelser for analyse. Tabell 3 viser den maksimale forskyvningen av Z-retningen til nodene ved hvert referansepunkt som en funksjon av tykkelse.

Det fremgår av tabell 3 at når platetykkelsen h er 3 mm og 4 mm, er Z-retningen forskyvning av nodene ved hvert referansepunkt på banen generelt mindre. Dette skyldes økningen i tykkelsen på banen og den større stivhet; Når tykkelsen h=2 mm øker nodeforskyvningen forårsaket av kraften i senterområdet av banen betydelig, og Z-retningsforskyvningen til noden øker når banen er stresset ved de andre referansepunktene. Når banetykkelsen er liten, er det nødvendig å øke vakuumens fleksible klemme.

5 Forbedring av sugekoppstrukturen

Det kan sees fra seksjon 4 at for det samme settet med sugekopper, når tykkelsen på banen blir mindre, på grunn av den større tykkelsen på tetningshulrommet i forhold til banen, er stivheten i banen utilstrekkelig, og noden Z-retning forskyvning øker betydelig. Som svar på de ovennevnte problemene foreslås følgende forbedringstiltak: reduser vakuumkammerets avstand, del det i flere vakuumkamre, og øk diameteren på sugekoppen samtidig. Den forbedrede forenklede klemmemodellen er vist i figur 5. Andre forhold er de samme som i avsnitt 4, den endelige elementsimuleringsanalysen utføres på nettet. Figur 6 viser deformasjonen av banen forårsaket av belastningen påført på forskjellige referansepunkter når den forbedrede vakuumsugeenheten brukes som bærer. Kurver 1-7 i fig. 6 representerer henholdsvis Z-retnings forskyvning av hvert punkt på banen forårsaket av en separat belastning ved referansepunktene A til G.

Det kan sees fra figur 4 og figur 6 at etter forbedring av sugekoppstrukturen, blir Z-retningen forskyvning av baneknuten betydelig redusert når den sentrale regionen av banen lastes; samtidig er størrelsen på nodeforskyvningen i den sentrale regionen av nettet i utgangspunktet den samme, noe som er mer effektivt enn før forbedringen. forbedre.

6 Konklusjon

En ny type vakuum fleksibel klemme er designet, og hovedkonstruksjonen og arbeidsprinsippet blir introdusert. Sammenlignet med vanlige vakuumklemmer har den bedre allsidighet, er egnet for behandling av forskjellige typer hulromsnett, og kan i stor grad redusere antall spesielle klemmer.

Programvaren for endelig elementanalyse brukes til numerisk å simulere den generelle deformasjonen av nettet når banen er stresset på forskjellige punkter. Studien viser at vakuuminnretningen som hjelpestøtte for de tynnveggede delene effektivt kan forbedre deformasjonen av de tynnveggede delene. For nettet bør hjelpestøtter legges til for å redusere deformasjonen av banen, og vakuumkammerets grenseavstand bør ikke være for stor.