വാർത്ത

nd26751326-how_to_use_fem_ansys_parameter_optimization_and_probability_design_of_ultrasonic_welding_horn

മുഖവുര

അൾട്രാസോണിക് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികാസത്തോടെ, അതിന്റെ ആപ്ലിക്കേഷൻ കൂടുതൽ കൂടുതൽ വിപുലമാണ്, ചെറിയ അഴുക്ക് കണങ്ങളെ വൃത്തിയാക്കാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കാം, കൂടാതെ വെൽഡിംഗ് മെറ്റൽ അല്ലെങ്കിൽ പ്ലാസ്റ്റിക് ഉപയോഗിക്കാനും ഇത് ഉപയോഗിക്കാം. പ്രത്യേകിച്ചും ഇന്നത്തെ പ്ലാസ്റ്റിക് ഉൽ‌പന്നങ്ങളിൽ, അൾട്രാസോണിക് വെൽഡിംഗ് കൂടുതലും ഉപയോഗിക്കുന്നു, കാരണം സ്ക്രൂ ഘടന ഒഴിവാക്കി, രൂപം കൂടുതൽ മികച്ചതാക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ വാട്ടർപ്രൂഫിംഗ്, ഡസ്റ്റ് പ്രൂഫിംഗ് എന്നിവയുടെ പ്രവർത്തനവും നൽകുന്നു. പ്ലാസ്റ്റിക് വെൽഡിംഗ് കൊമ്പിന്റെ രൂപകൽപ്പന അന്തിമ വെൽഡിംഗ് ഗുണനിലവാരത്തിലും ഉൽപാദന ശേഷിയിലും ഒരു പ്രധാന സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. പുതിയ ഇലക്ട്രിക് മീറ്ററുകളുടെ ഉൽപാദനത്തിൽ, അൾട്രാസോണിക് തരംഗങ്ങൾ മുകളിലും താഴെയുമുള്ള മുഖങ്ങൾ പരസ്പരം സംയോജിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഉപയോഗ സമയത്ത്, ചില കൊമ്പുകൾ മെഷീനിൽ ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്യുകയും തകർന്നതായും മറ്റ് പരാജയങ്ങൾ ചുരുങ്ങിയ സമയത്തിനുള്ളിൽ സംഭവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ചില വെൽഡിംഗ് കൊമ്പ് വൈകല്യ നിരക്ക് ഉയർന്നതാണ്. വിവിധ തകരാറുകൾ‌ ഉൽ‌പാദനത്തെ സാരമായി ബാധിച്ചു. ധാരണ അനുസരിച്ച്, ഉപകരണ വിതരണക്കാർക്ക് കൊമ്പിന് പരിമിതമായ ഡിസൈൻ കഴിവുകളുണ്ട്, പലപ്പോഴും ഡിസൈൻ സൂചകങ്ങൾ നേടുന്നതിന് ആവർത്തിച്ചുള്ള അറ്റകുറ്റപ്പണികളിലൂടെ. അതിനാൽ, മോടിയുള്ള കൊമ്പും ന്യായമായ ഡിസൈൻ രീതിയും വികസിപ്പിക്കുന്നതിന് ഞങ്ങളുടെ സ്വന്തം സാങ്കേതിക ഗുണങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

2 അൾട്രാസോണിക് പ്ലാസ്റ്റിക് വെൽഡിംഗ് തത്വം

ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള നിർബന്ധിത വൈബ്രേഷനിൽ തെർമോപ്ലാസ്റ്റിക്ക് സംയോജനം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പ്രോസസ്സിംഗ് രീതിയാണ് അൾട്രാസോണിക് പ്ലാസ്റ്റിക് വെൽഡിംഗ്, പ്രാദേശിക ഉയർന്ന താപനില ഉരുകുന്നത് ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് വെൽഡിംഗ് ഉപരിതലങ്ങൾ പരസ്പരം തടവുന്നു. നല്ല അൾട്രാസോണിക് വെൽഡിംഗ് ഫലങ്ങൾ നേടുന്നതിന്, ഉപകരണങ്ങൾ, മെറ്റീരിയലുകൾ, പ്രോസസ് പാരാമീറ്ററുകൾ എന്നിവ ആവശ്യമാണ്. ഇനിപ്പറയുന്നവ അതിന്റെ തത്വത്തിന്റെ ഒരു ഹ്രസ്വ ആമുഖമാണ്.

2.1 അൾട്രാസോണിക് പ്ലാസ്റ്റിക് വെൽഡിംഗ് സംവിധാനം

ചിത്രം 1 ഒരു വെൽഡിംഗ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് കാഴ്ചയാണ്. ട്രാൻസ്ഫ്യൂസറിന് (പീസോ ഇലക്ട്രിക് സെറാമിക്) പ്രയോഗിക്കുന്ന അൾട്രാസോണിക് ഫ്രീക്വൻസിയുടെ (> 20 kHz) ഇതര വൈദ്യുത സിഗ്നൽ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് സിഗ്നൽ ജനറേറ്ററിലൂടെയും പവർ ആംപ്ലിഫയറിലൂടെയും വൈദ്യുതോർജ്ജം കടന്നുപോകുന്നു. ട്രാൻസ്ഫ്യൂസറിലൂടെ, വൈദ്യുതോർജ്ജം മെക്കാനിക്കൽ വൈബ്രേഷന്റെ energy ർജ്ജമായി മാറുന്നു, കൂടാതെ മെക്കാനിക്കൽ വൈബ്രേഷന്റെ വ്യാപ്തി കൊമ്പിലൂടെ ഉചിതമായ പ്രവർത്തന വ്യാപ്‌തിയിലേക്ക് ക്രമീകരിക്കുകയും തുടർന്ന് കൊമ്പിലൂടെ സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്ന വസ്തുക്കളിലേക്ക് ഏകതാനമായി കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. രണ്ട് വെൽഡിംഗ് വസ്തുക്കളുടെ കോൺടാക്റ്റ് ഉപരിതലങ്ങൾ ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള നിർബന്ധിത വൈബ്രേഷന് വിധേയമാണ്, ഒപ്പം ഘർഷണ താപം പ്രാദേശിക ഉയർന്ന താപനില ഉരുകുന്നത് സൃഷ്ടിക്കുന്നു. തണുപ്പിച്ചതിനുശേഷം, മെറ്റീരിയലുകൾ സംയോജിപ്പിച്ച് വെൽഡിംഗ് നേടുന്നു.

ഒരു വെൽഡിംഗ് സിസ്റ്റത്തിൽ, സിഗ്നൽ ഉറവിടം ഒരു സർക്യൂട്ട് ഭാഗമാണ്, അതിൽ പവർ ആംപ്ലിഫയർ സർക്യൂട്ട് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അതിന്റെ ആവൃത്തി സ്ഥിരതയും ഡ്രൈവ് ശേഷിയും മെഷീന്റെ പ്രവർത്തനത്തെ ബാധിക്കുന്നു. മെറ്റീരിയൽ ഒരു തെർമോപ്ലാസ്റ്റിക് ആണ്, സംയുക്ത ഉപരിതലത്തിന്റെ രൂപകൽപ്പന എങ്ങനെ ചൂടും ഡോക്കും വേഗത്തിൽ സൃഷ്ടിക്കാമെന്ന് പരിഗണിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ട്രാൻസ്ഫ്യൂസറുകൾ, കൊമ്പുകൾ, കൊമ്പുകൾ എന്നിവയെല്ലാം അവയുടെ വൈബ്രേഷനുകളുടെ സംയോജനം എളുപ്പത്തിൽ വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള മെക്കാനിക്കൽ ഘടനകളായി കണക്കാക്കാം. പ്ലാസ്റ്റിക് വെൽഡിങ്ങിൽ, രേഖാംശ തരംഗങ്ങളുടെ രൂപത്തിൽ മെക്കാനിക്കൽ വൈബ്രേഷൻ പകരുന്നു. ഫലപ്രദമായി transfer ർജ്ജം കൈമാറുന്നതും വ്യാപ്‌തി ക്രമീകരിക്കുന്നതും രൂപകൽപ്പനയുടെ പ്രധാന പോയിന്റാണ്.

2.2 ഹോൺ

അൾട്രാസോണിക് വെൽഡിംഗ് മെഷീനും മെറ്റീരിയലും തമ്മിലുള്ള കോൺടാക്റ്റ് ഇന്റർഫേസായി ഹോൺ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. വേരിയേറ്റർ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന രേഖാംശ മെക്കാനിക്കൽ വൈബ്രേഷൻ തുല്യമായും കാര്യക്ഷമമായും മെറ്റീരിയലിലേക്ക് കൈമാറുക എന്നതാണ് ഇതിന്റെ പ്രധാന പ്രവർത്തനം. ഉപയോഗിക്കുന്ന മെറ്റീരിയൽ സാധാരണയായി ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള അലുമിനിയം അലോയ് അല്ലെങ്കിൽ ടൈറ്റാനിയം അലോയ് ആണ്. പ്ലാസ്റ്റിക് വസ്തുക്കളുടെ രൂപകൽപ്പന വളരെയധികം മാറുന്നതിനാൽ, രൂപം വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ്, അതിനനുസരിച്ച് കൊമ്പ് മാറേണ്ടതുണ്ട്. വൈബ്രേറ്റ് ചെയ്യുമ്പോൾ പ്ലാസ്റ്റിക്ക് കേടുപാടുകൾ വരുത്താതിരിക്കാൻ, പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഉപരിതലത്തിന്റെ ആകൃതി മെറ്റീരിയലുമായി നന്നായി പൊരുത്തപ്പെടണം; അതേ സമയം, ആദ്യ ഓർഡർ രേഖാംശ വൈബ്രേഷൻ സോളിഡ് ഫ്രീക്വൻസി വെൽഡിംഗ് മെഷീന്റെ frequency ട്ട്‌പുട്ട് ആവൃത്തിയുമായി ഏകോപിപ്പിക്കണം, അല്ലാത്തപക്ഷം വൈബ്രേഷൻ energy ർജ്ജം ആന്തരികമായി ഉപയോഗിക്കും. കൊമ്പ് വൈബ്രേറ്റുചെയ്യുമ്പോൾ, പ്രാദേശിക സമ്മർദ്ദ സാന്ദ്രത സംഭവിക്കുന്നു. ഈ പ്രാദേശിക ഘടനകളെ എങ്ങനെ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാമെന്നതും ഒരു ഡിസൈൻ പരിഗണനയാണ്. ഡിസൈൻ പാരാമീറ്ററുകളും മാനുഫാക്ചറിംഗ് ടോളറൻസുകളും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിന് ANSYS ഡിസൈൻ ഹോൺ എങ്ങനെ പ്രയോഗിക്കാമെന്ന് ഈ ലേഖനം പരിശോധിക്കുന്നു.

3 വെൽഡിംഗ് ഹോൺ ഡിസൈൻ

നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, വെൽഡിംഗ് കൊമ്പിന്റെ രൂപകൽപ്പന വളരെ പ്രധാനമാണ്. സ്വന്തമായി വെൽഡിംഗ് കൊമ്പുകൾ നിർമ്മിക്കുന്ന നിരവധി അൾട്രാസോണിക് ഉപകരണ വിതരണക്കാർ ചൈനയിലുണ്ട്, എന്നാൽ അവയിൽ ഗണ്യമായ ഒരു ഭാഗം അനുകരണങ്ങളാണ്, തുടർന്ന് അവർ നിരന്തരം ട്രിം ചെയ്യുകയും പരീക്ഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ആവർത്തിച്ചുള്ള ഈ ക്രമീകരണ രീതിയിലൂടെ, കൊമ്പിന്റെയും ഉപകരണ ആവൃത്തിയുടെയും ഏകോപനം കൈവരിക്കുന്നു. ഈ പേപ്പറിൽ, കൊമ്പ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ ആവൃത്തി നിർണ്ണയിക്കാൻ പരിമിത ഘടക രീതി ഉപയോഗിക്കാം. ഹോൺ പരിശോധന ഫലവും ഡിസൈൻ ഫ്രീക്വൻസി പിശകും 1% മാത്രമാണ്. അതേസമയം, കൊമ്പിന്റെ രൂപകൽപ്പന ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനും കരുത്തുറ്റതാക്കുന്നതിനുമായി DFSS (ഡിസൈൻ ഫോർ സിക്സ് സിഗ്മ) എന്ന ആശയം ഈ പേപ്പർ അവതരിപ്പിക്കുന്നു. ടാർഗെറ്റുചെയ്‌ത ഡിസൈനിനായുള്ള ഡിസൈൻ‌ പ്രക്രിയയിൽ‌ ഉപഭോക്താവിന്റെ ശബ്‌ദം പൂർണ്ണമായി ശേഖരിക്കുക എന്നതാണ് 6-സിഗ്മ രൂപകൽപ്പനയുടെ ആശയം; അന്തിമ ഉൽ‌പ്പന്നത്തിന്റെ ഗുണനിലവാരം ന്യായമായ തലത്തിൽ‌ വിതരണം ചെയ്യുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നതിന് ഉൽ‌പാദന പ്രക്രിയയിൽ‌ ഉണ്ടാകാവുന്ന വ്യതിയാനങ്ങൾ‌ മുൻ‌കൂട്ടി പരിഗണിക്കുക. ഡിസൈൻ പ്രക്രിയ ചിത്രം 2 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ഡിസൈൻ സൂചകങ്ങളുടെ വികസനം മുതൽ, കൊമ്പിന്റെ ഘടനയും അളവുകളും തുടക്കത്തിൽ നിലവിലുള്ള അനുഭവത്തിനനുസരിച്ച് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നു. പാരാമെട്രിക് മോഡൽ ANSYS ൽ സ്ഥാപിച്ചു, തുടർന്ന് മോഡൽ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് സിമുലേഷൻ പരീക്ഷണ ഡിസൈൻ (DOE) രീതിയാണ്. പ്രധാനപ്പെട്ട പാരാമീറ്ററുകൾ‌, ശക്തമായ ആവശ്യകതകൾ‌ക്ക് അനുസരിച്ച്, മൂല്യം നിർ‌ണ്ണയിക്കുക, തുടർന്ന് മറ്റ് പാരാമീറ്ററുകൾ‌ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിന് ഉപ-പ്രശ്ന രീതി ഉപയോഗിക്കുക. കൊമ്പിന്റെ നിർമ്മാണത്തിലും ഉപയോഗത്തിലും മെറ്റീരിയലുകളുടെയും പാരിസ്ഥിതിക പാരാമീറ്ററുകളുടെയും സ്വാധീനം കണക്കിലെടുത്ത്, ഉൽ‌പാദനച്ചെലവിന്റെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി സഹിഷ്ണുതയോടെ ഇത് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. അവസാനമായി, ഡെലിവറി ഡിസൈൻ സൂചകങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി നിർമ്മാണം, ടെസ്റ്റ്, ടെസ്റ്റ് തിയറി രൂപകൽപ്പനയും യഥാർത്ഥ പിശകും. ഇനിപ്പറയുന്ന ഘട്ടം ഘട്ടമായുള്ള വിശദമായ ആമുഖം.

20200117113651_36685

3.1 ജ്യാമിതീയ ആകൃതി രൂപകൽപ്പന (ഒരു പാരാമെട്രിക് മോഡൽ സ്ഥാപിക്കുന്നു)

വെൽഡിംഗ് കൊമ്പ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നത് ആദ്യം അതിന്റെ ഏകദേശ ജ്യാമിതീയ രൂപവും ഘടനയും നിർണ്ണയിക്കുകയും തുടർന്നുള്ള വിശകലനത്തിനായി ഒരു പാരാമെട്രിക് മോഡൽ സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ചിത്രം 3 എ) ഏറ്റവും സാധാരണമായ വെൽഡിംഗ് കൊമ്പിന്റെ രൂപകൽപ്പനയാണ്, അതിൽ ഏകദേശം ക്യൂബോയിഡ് മെറ്റീരിയലിൽ വൈബ്രേഷന്റെ ദിശയിൽ നിരവധി യു-ആകൃതിയിലുള്ള ആവേശങ്ങൾ തുറക്കുന്നു. മൊത്തത്തിലുള്ള അളവുകൾ എക്സ്, വൈ, ഇസെഡ് ദിശകളുടെ നീളമാണ്, ലാറ്ററൽ അളവുകൾ എക്സ്, വൈ എന്നിവ സാധാരണയായി വർക്ക്പീസ് വെൽഡിംഗ് ചെയ്യുന്ന വലുപ്പവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്നതാണ്. Z ന്റെ നീളം അൾട്രാസോണിക് തരംഗത്തിന്റെ പകുതി തരംഗദൈർഘ്യത്തിന് തുല്യമാണ്, കാരണം ക്ലാസിക്കൽ വൈബ്രേഷൻ സിദ്ധാന്തത്തിൽ, നീളമേറിയ വസ്തുവിന്റെ ആദ്യ ഓർഡർ അക്ഷീയ ആവൃത്തി അതിന്റെ നീളത്തിനനുസരിച്ച് നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ പകുതി തരംഗദൈർഘ്യം കൃത്യമായി അക്ക ou സ്റ്റിക്ക് പൊരുത്തപ്പെടുന്നു തരംഗ ആവൃത്തി. ഈ രൂപകൽപ്പന വിപുലീകരിച്ചു. ഉപയോഗം, ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ വ്യാപനത്തിന് ഗുണം ചെയ്യും. യു-ആകൃതിയിലുള്ള ആവേശത്തിന്റെ ഉദ്ദേശ്യം കൊമ്പിന്റെ ലാറ്ററൽ വൈബ്രേഷന്റെ നഷ്ടം കുറയ്ക്കുക എന്നതാണ്. കൊമ്പിന്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള വലുപ്പത്തിനനുസരിച്ച് സ്ഥാനം, വലുപ്പം, സംഖ്യ എന്നിവ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ രൂപകൽപ്പനയിൽ‌, സ para ജന്യമായി നിയന്ത്രിക്കാൻ‌ കഴിയുന്ന കുറച്ച് പാരാമീറ്ററുകൾ‌ ഉണ്ടെന്ന് കാണാൻ‌ കഴിയും, അതിനാൽ‌ ഞങ്ങൾ‌ ഈ അടിസ്ഥാനത്തിൽ‌ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾ‌ നടത്തി. ചിത്രം 3 ബി) പരമ്പരാഗത രൂപകൽപ്പനയേക്കാൾ ഒരു വലുപ്പ പാരാമീറ്ററുള്ള പുതുതായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത കൊമ്പാണ്: പുറം ആർക്ക് ദൂരം ആർ. കൂടാതെ, പ്ലാസ്റ്റിക് വർക്ക്പീസിന്റെ ഉപരിതലവുമായി സഹകരിക്കുന്നതിന് കൊമ്പിന്റെ പ്രവർത്തന ഉപരിതലത്തിൽ ഗ്രോവ് കൊത്തിവച്ചിട്ടുണ്ട്, വൈബ്രേഷൻ energy ർജ്ജം പകരുന്നതിനും വർക്ക്പീസ് കേടുപാടുകളിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കുന്നതിനും ഇത് ഗുണം ചെയ്യും. ഈ മോഡൽ പതിവായി ANSYS- ൽ പാരാമെട്രിക്കലായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നു, തുടർന്ന് അടുത്ത പരീക്ഷണാത്മക രൂപകൽപ്പന.

3.2 DOE പരീക്ഷണാത്മക രൂപകൽപ്പന (പ്രധാനപ്പെട്ട പാരാമീറ്ററുകൾ നിർണ്ണയിക്കൽ)

പ്രായോഗിക എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനാണ് DFSS സൃഷ്ടിച്ചിരിക്കുന്നത്. അത് പൂർണത പിന്തുടരുന്നില്ല, മറിച്ച് ഫലപ്രദവും ശക്തവുമാണ്. ഇത് 6-സിഗ്മ എന്ന ആശയം ഉൾക്കൊള്ളുന്നു, പ്രധാന വൈരുദ്ധ്യം പിടിച്ചെടുക്കുന്നു, കൂടാതെ “99.97%” ഉപേക്ഷിക്കുന്നു, അതേസമയം പരിസ്ഥിതി പാരിസ്ഥിതിക വ്യതിയാനത്തെ പ്രതിരോധിക്കാൻ ഡിസൈൻ ആവശ്യപ്പെടുന്നു. അതിനാൽ, ടാർഗെറ്റ് പാരാമീറ്റർ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ നടത്തുന്നതിനുമുമ്പ്, അത് ആദ്യം സ്ക്രീൻ ചെയ്യണം, കൂടാതെ ഘടനയിൽ ഒരു പ്രധാന സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്ന വലുപ്പം തിരഞ്ഞെടുക്കണം, കൂടാതെ അവയുടെ മൂല്യങ്ങൾ കരുത്തുറ്റ തത്ത്വമനുസരിച്ച് നിർണ്ണയിക്കണം.

3.2.1 DOE പാരാമീറ്റർ ക്രമീകരണവും DOE ഉം

കൊമ്പിന്റെ ആകൃതിയും യു-ആകൃതിയിലുള്ള ആവേശത്തിന്റെ വലുപ്പ സ്ഥാനവും മുതലായവയാണ് ഡിസൈൻ പാരാമീറ്ററുകൾ, ആകെ എട്ട്. ടാർഗെറ്റ് പാരാമീറ്റർ ഫസ്റ്റ്-ഓർഡർ ആക്സിയൽ വൈബ്രേഷൻ ആവൃത്തിയാണ്, കാരണം ഇത് വെൽഡിൽ ഏറ്റവും വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു, കൂടാതെ പരമാവധി സാന്ദ്രീകൃത സമ്മർദ്ദവും പ്രവർത്തന ഉപരിതല വ്യാപ്‌തിയിലെ വ്യത്യാസവും സ്റ്റേറ്റ് വേരിയബിളുകളായി പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. അനുഭവത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഫലങ്ങളിൽ പാരാമീറ്ററുകളുടെ പ്രഭാവം രേഖീയമാണെന്ന് അനുമാനിക്കപ്പെടുന്നു, അതിനാൽ ഓരോ ഘടകങ്ങളും ഉയർന്നതും താഴ്ന്നതുമായ രണ്ട് തലങ്ങളിലേക്ക് മാത്രമേ സജ്ജമാക്കിയിട്ടുള്ളൂ. പാരാമീറ്ററുകളുടെയും അനുബന്ധ പേരുകളുടെയും പട്ടിക ചുവടെ ചേർക്കുന്നു.

മുമ്പ് സ്ഥാപിച്ച പാരാമെട്രിക് മോഡൽ ഉപയോഗിച്ച് ANEYS ൽ DOE നടത്തുന്നു. സോഫ്റ്റ്‌വെയർ പരിമിതികൾ കാരണം, പൂർണ്ണ-ഘടക DOE ന് 7 പാരാമീറ്ററുകൾ വരെ മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കാനാകൂ, മോഡലിന് 8 പാരാമീറ്ററുകൾ ഉണ്ട്, കൂടാതെ DOE ഫലങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ANSYS ന്റെ വിശകലനം പ്രൊഫഷണൽ 6-സിഗ്മ സോഫ്റ്റ്വെയർ പോലെ സമഗ്രമല്ല, മാത്രമല്ല ഇടപെടൽ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല. അതിനാൽ, പ്രോഗ്രാമിന്റെ ഫലങ്ങൾ കണക്കാക്കാനും എക്‌സ്‌ട്രാക്റ്റുചെയ്യാനും ഒരു DOE ലൂപ്പ് എഴുതാൻ ഞങ്ങൾ APDL ഉപയോഗിക്കുന്നു, തുടർന്ന് വിശകലനത്തിനായി ഡാറ്റ മിനിറ്റാബിലേക്ക് ഇടുക.

3.2.2 DOE ഫലങ്ങളുടെ വിശകലനം

മിനിറ്റാബിന്റെ DOE വിശകലനം ചിത്രം 4 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു, അതിൽ പ്രധാന സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്ന ഘടകങ്ങളുടെ വിശകലനവും ഇടപെടൽ വിശകലനവും ഉൾപ്പെടുന്നു. ടാർഗെറ്റ് വേരിയബിളിൽ ഏത് ഡിസൈൻ വേരിയബിൾ മാറ്റങ്ങളാണ് കൂടുതൽ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നതെന്ന് നിർണ്ണയിക്കാൻ പ്രധാന സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്ന ഘടകം വിശകലനം ഉപയോഗിക്കുന്നു, അതുവഴി പ്രധാനപ്പെട്ട ഡിസൈൻ വേരിയബിളുകൾ ഏതെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഘടകങ്ങളുടെ തോത് നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനും ഡിസൈൻ വേരിയബിളുകൾ തമ്മിലുള്ള കൂപ്പിംഗിന്റെ അളവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനും ഘടകങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ഇടപെടൽ വിശകലനം ചെയ്യുന്നു. ഒരു ഡിസൈൻ ഘടകം ഉയർന്നതോ കുറവോ ആയിരിക്കുമ്പോൾ മറ്റ് ഘടകങ്ങളുടെ മാറ്റത്തിന്റെ അളവ് താരതമ്യം ചെയ്യുക. സ്വതന്ത്ര പ്രപഞ്ചമനുസരിച്ച്, ഒപ്റ്റിമൽ ഡിസൈൻ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടില്ല, അതിനാൽ വേരിയബിൾ കുറവുള്ള ലെവൽ തിരഞ്ഞെടുക്കുക.

ഈ പേപ്പറിലെ വെൽഡിംഗ് കൊമ്പിന്റെ വിശകലന ഫലങ്ങൾ ഇവയാണ്: പ്രധാന ഡിസൈൻ പാരാമീറ്ററുകൾ ബാഹ്യ ആർക്ക് ദൂരവും കൊമ്പിന്റെ സ്ലോട്ട് വീതിയും ആണ്. രണ്ട് പാരാമീറ്ററുകളുടെയും ലെവൽ “ഉയർന്നത്” ആണ്, അതായത്, ദൂരം DOE- ൽ ഒരു വലിയ മൂല്യം എടുക്കുന്നു, ഒപ്പം ആവേശത്തിന്റെ വീതിയും ഒരു വലിയ മൂല്യം എടുക്കുന്നു. പ്രധാനപ്പെട്ട പാരാമീറ്ററുകളും അവയുടെ മൂല്യങ്ങളും നിർണ്ണയിക്കപ്പെട്ടു, തുടർന്ന് വെൽഡിംഗ് മെഷീന്റെ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് ആവൃത്തിയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതിന് ഹോൺ ഫ്രീക്വൻസി ക്രമീകരിക്കുന്നതിന് ANSYS ലെ ഡിസൈൻ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിന് മറ്റ് നിരവധി പാരാമീറ്ററുകൾ ഉപയോഗിച്ചു. ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ പ്രക്രിയ ഇനിപ്പറയുന്നതാണ്.

3.3 ടാർഗെറ്റ് പാരാമീറ്റർ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ (ഹോൺ ഫ്രീക്വൻസി)

ഡിസൈൻ ഒപ്റ്റിമൈസേഷന്റെ പാരാമീറ്റർ ക്രമീകരണങ്ങൾ DOE- ന് സമാനമാണ്. രണ്ട് പ്രധാന പാരാമീറ്ററുകളുടെ മൂല്യങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കപ്പെട്ടു എന്നതാണ് വ്യത്യാസം, മറ്റ് മൂന്ന് പാരാമീറ്ററുകൾ മെറ്റീരിയൽ സവിശേഷതകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, അവ ശബ്ദമായി കണക്കാക്കുകയും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല. ക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയുന്ന ശേഷിക്കുന്ന മൂന്ന് പാരാമീറ്ററുകൾ സ്ലോട്ടിന്റെ അച്ചുതണ്ട് സ്ഥാനം, നീളം, കൊമ്പ് വീതി എന്നിവയാണ്. ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ ANSYS ലെ സബ്പ്രൊബ്ലം ഏകദേശ രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രശ്നങ്ങളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയാണ്, നിർദ്ദിഷ്ട പ്രക്രിയ ഒഴിവാക്കി.

ടാർഗെറ്റ് വേരിയബിളായി ആവൃത്തി ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് പ്രവർത്തനത്തിൽ അൽപ്പം വൈദഗ്ദ്ധ്യം ആവശ്യമാണ് എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. നിരവധി ഡിസൈൻ പാരാമീറ്ററുകളും വൈവിധ്യമാർന്ന വ്യതിയാനങ്ങളും ഉള്ളതിനാൽ, കൊമ്പിന്റെ വൈബ്രേഷൻ മോഡുകൾ താൽപ്പര്യത്തിന്റെ ആവൃത്തി ശ്രേണിയിൽ പലതാണ്. മോഡൽ വിശകലനത്തിന്റെ ഫലം നേരിട്ട് ഉപയോഗിച്ചാൽ, ആദ്യ ഓർഡർ ആക്സിയൽ മോഡ് കണ്ടെത്തുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്, കാരണം പാരാമീറ്ററുകൾ മാറുമ്പോൾ മോഡൽ സീക്വൻസ് ഇന്റർലീവിംഗ് സംഭവിക്കാം, അതായത് യഥാർത്ഥ മോഡിന് അനുയോജ്യമായ സ്വാഭാവിക ഫ്രീക്വൻസി ഓർഡിനൽ. അതിനാൽ, ഈ പേപ്പർ ആദ്യം മോഡൽ വിശകലനം സ്വീകരിക്കുന്നു, തുടർന്ന് ആവൃത്തി പ്രതികരണ വക്രം നേടുന്നതിന് മോഡൽ സൂപ്പർപോസിഷൻ രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ആവൃത്തി പ്രതികരണ വക്രത്തിന്റെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന മൂല്യം കണ്ടെത്തുന്നതിലൂടെ, അതിന് അനുബന്ധ മോഡൽ ആവൃത്തി ഉറപ്പാക്കാൻ കഴിയും. സ്വയമേവയുള്ള ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ പ്രക്രിയയിൽ ഇത് വളരെ പ്രധാനമാണ്, ഇത് സ്വമേധയാ നിർണ്ണയിക്കേണ്ടതിന്റെ ആവശ്യകത ഇല്ലാതാക്കുന്നു.

ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ പൂർത്തിയാക്കിയ ശേഷം, ഹോണിന്റെ ഡിസൈൻ വർക്കിംഗ് ഫ്രീക്വൻസി ടാർഗെറ്റ് ഫ്രീക്വൻസിക്ക് വളരെ അടുത്തായിരിക്കാം, കൂടാതെ ഒപ്റ്റിമൈസേഷനിൽ വ്യക്തമാക്കിയ ടോളറൻസ് മൂല്യത്തേക്കാൾ പിശക് കുറവാണ്. ഈ സമയത്ത്, ഹോൺ ഡിസൈൻ അടിസ്ഥാനപരമായി നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു, അതിനുശേഷം ഉൽ‌പാദന രൂപകൽപ്പനയ്ക്കുള്ള ഉൽ‌പാദന സഹിഷ്ണുത.

20200117113652_29938

3.4 ടോളറൻസ് ഡിസൈൻ

എല്ലാ ഡിസൈൻ‌ പാരാമീറ്ററുകളും നിർ‌ണ്ണയിച്ചതിനുശേഷം പൊതുവായ ഘടനാപരമായ ഡിസൈൻ‌ പൂർ‌ത്തിയാക്കുന്നു, പക്ഷേ എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രശ്‌നങ്ങൾ‌ക്ക്, പ്രത്യേകിച്ചും വൻതോതിലുള്ള ഉൽ‌പാദനച്ചെലവ് പരിഗണിക്കുമ്പോൾ‌, ടോളറൻസ് ഡിസൈൻ‌ അത്യാവശ്യമാണ്. കുറഞ്ഞ കൃത്യതയുടെ വിലയും കുറയുന്നു, പക്ഷേ ഡിസൈൻ അളവുകൾ പാലിക്കാനുള്ള കഴിവ് ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് കണക്കുകൂട്ടലുകൾക്ക് സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ കണക്കുകൂട്ടലുകൾ ആവശ്യമാണ്. ANSYS ലെ പി‌ഡി‌എസ് പ്രോബബിലിറ്റി ഡിസൈൻ സിസ്റ്റത്തിന് ഡിസൈൻ പാരാമീറ്റർ ടോളറൻസും ടാർഗെറ്റ് പാരാമീറ്റർ ടോളറൻസും തമ്മിലുള്ള ബന്ധത്തെ നന്നായി വിശകലനം ചെയ്യാൻ കഴിയും, കൂടാതെ പൂർണ്ണമായ അനുബന്ധ റിപ്പോർട്ട് ഫയലുകൾ സൃഷ്ടിക്കാനും കഴിയും.

3.4.1 പി‌ഡി‌എസ് പാരാമീറ്റർ ക്രമീകരണങ്ങളും കണക്കുകൂട്ടലുകളും

DFSS ആശയം അനുസരിച്ച്, പ്രധാനപ്പെട്ട ഡിസൈൻ പാരാമീറ്ററുകളിൽ ടോളറൻസ് വിശകലനം നടത്തണം, മറ്റ് പൊതുവായ സഹിഷ്ണുതകൾ അനുഭവപരമായി നിർണ്ണയിക്കാനാകും. ഈ പേപ്പറിലെ സ്ഥിതി തികച്ചും സവിശേഷമാണ്, കാരണം മെഷീനിംഗിന്റെ കഴിവ് അനുസരിച്ച്, ജ്യാമിതീയ രൂപകൽപ്പന പാരാമീറ്ററുകളുടെ നിർമ്മാണ സഹിഷ്ണുത വളരെ ചെറുതാണ്, അവസാന കൊമ്പ് ആവൃത്തിയിൽ കാര്യമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നില്ല; അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ പാരാമീറ്ററുകൾ വിതരണക്കാർ കാരണം വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ്, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വില കൊമ്പ് സംസ്കരണ ചെലവിന്റെ 80% ത്തിലധികമാണ്. അതിനാൽ, മെറ്റീരിയൽ പ്രോപ്പർട്ടികൾക്കായി ന്യായമായ ടോളറൻസ് ശ്രേണി സജ്ജീകരിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. സാന്ദ്രത, ഇലാസ്തികതയുടെ മോഡുലസ്, ശബ്ദ തരംഗ പ്രചാരണത്തിന്റെ വേഗത എന്നിവയാണ് ഇവിടെ പ്രസക്തമായ മെറ്റീരിയൽ സവിശേഷതകൾ.

ലാറ്റിൻ ഹൈപ്പർ‌ക്യൂബ് രീതി സാമ്പിൾ ചെയ്യുന്നതിന് സഹിഷ്ണുത വിശകലനം ANSYS ലെ റാൻഡം മോണ്ടെ കാർലോ സിമുലേഷൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കാരണം ഇത് സാമ്പിൾ പോയിന്റുകളുടെ വിതരണം കൂടുതൽ ആകർഷകവും ന്യായയുക്തവുമാക്കുകയും കുറച്ച് പോയിൻറുകൾ‌ക്ക് മികച്ച പരസ്പരബന്ധം നേടുകയും ചെയ്യും. ഈ പേപ്പർ 30 പോയിന്റുകൾ സജ്ജമാക്കുന്നു. മൂന്ന് മെറ്റീരിയൽ പാരാമീറ്ററുകളുടെ ടോളറൻസുകൾ ഗാസ് അനുസരിച്ച് വിതരണം ചെയ്യുന്നുവെന്ന് കരുതുക, തുടക്കത്തിൽ ഉയർന്നതും താഴ്ന്നതുമായ പരിധി നൽകി, തുടർന്ന് ANSYS ൽ കണക്കാക്കുന്നു.

3.4.2 പിഡിഎസ് ഫലങ്ങളുടെ വിശകലനം

പി‌ഡി‌എസിന്റെ കണക്കുകൂട്ടലിലൂടെ, 30 സാമ്പിൾ പോയിൻറുകൾ‌ക്ക് അനുയോജ്യമായ ടാർ‌ഗെറ്റ് വേരിയബിൾ‌ മൂല്യങ്ങൾ‌ നൽ‌കുന്നു. ടാർഗെറ്റ് വേരിയബിളുകളുടെ വിതരണം അജ്ഞാതമാണ്. മിനിറ്റാബ് സോഫ്റ്റ്വെയർ ഉപയോഗിച്ച് പാരാമീറ്ററുകൾ വീണ്ടും ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, സാധാരണ വിതരണത്തിനനുസരിച്ച് ആവൃത്തി അടിസ്ഥാനപരമായി വിതരണം ചെയ്യുന്നു. ഇത് ടോളറൻസ് വിശകലനത്തിന്റെ സ്ഥിതിവിവര സിദ്ധാന്തം ഉറപ്പാക്കുന്നു.

പി‌ഡി‌എസ് കണക്കുകൂട്ടൽ ഡിസൈൻ വേരിയബിളിൽ നിന്ന് ടാർ‌ഗെറ്റ് വേരിയബിളിന്റെ ടോളറൻസ് വിപുലീകരണത്തിലേക്ക് യോജിക്കുന്ന ഒരു ഫോർ‌മുല നൽകുന്നു: ഇവിടെ y ടാർ‌ഗെറ്റ് വേരിയബിൾ‌, x ഡിസൈൻ‌ വേരിയബിൾ‌, സി കോറിലേഷൻ‌ കോഫിഫിഷ്യൻറ്, i വേരിയബിൾ‌ നമ്പർ‌.

ഇതനുസരിച്ച്, ടോളറൻസ് ഡിസൈനിന്റെ ചുമതല പൂർത്തിയാക്കുന്നതിന് ഓരോ ഡിസൈൻ വേരിയബിളിനും ടാർഗെറ്റ് ടോളറൻസ് നൽകാം.

3.5 പരീക്ഷണാത്മക പരിശോധന

മുഴുവൻ ഭാഗവും വെൽഡിംഗ് കൊമ്പിന്റെ രൂപകൽപ്പന പ്രക്രിയയാണ്. പൂർത്തിയാക്കിയ ശേഷം, ഡിസൈൻ അനുവദിച്ച മെറ്റീരിയൽ ടോളറൻസുകൾക്കനുസൃതമായി അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ വാങ്ങുന്നു, തുടർന്ന് നിർമ്മാണത്തിലേക്ക് എത്തിക്കുന്നു. ഉൽപ്പാദനം പൂർത്തിയായതിനുശേഷം ആവൃത്തിയും മോഡൽ പരിശോധനയും നടത്തുന്നു, കൂടാതെ ഉപയോഗിച്ച ടെസ്റ്റ് രീതി ലളിതവും ഫലപ്രദവുമായ സ്നിപ്പർ പരീക്ഷണ രീതിയാണ്. ഫസ്റ്റ്-ഓർഡർ ആക്സിയൽ മോഡൽ ഫ്രീക്വൻസിയാണ് ഏറ്റവും ഉത്കണ്ഠയുള്ള സൂചിക, പ്രവർത്തന ഉപരിതലത്തിൽ ആക്സിലറേഷൻ സെൻസർ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, മറ്റേ അറ്റം അക്ഷീയ ദിശയിൽ അടിക്കുന്നു, കൂടാതെ കൊമ്പിന്റെ യഥാർത്ഥ ആവൃത്തി സ്പെക്ട്രൽ വിശകലനത്തിലൂടെ ലഭിക്കും. രൂപകൽപ്പനയുടെ സിമുലേഷൻ ഫലം 14925 ഹെർട്സ്, പരിശോധന ഫലം 14954 ഹെർട്സ്, ഫ്രീക്വൻസി റെസലൂഷൻ 16 ഹെർട്സ്, പരമാവധി പിശക് 1 ശതമാനത്തിൽ കുറവാണ്. മോഡൽ കണക്കുകൂട്ടലിലെ പരിധി മൂലക സിമുലേഷന്റെ കൃത്യത വളരെ ഉയർന്നതാണെന്ന് കാണാം.

പരീക്ഷണാത്മക പരിശോധനയിൽ വിജയിച്ചതിനുശേഷം, അൾട്രാസോണിക് വെൽഡിംഗ് മെഷീനിൽ കൊമ്പ് ഉൽപാദനത്തിലും അസംബ്ലിയിലും ഇടുന്നു. പ്രതികരണ നില നല്ലതാണ്. അര വർഷത്തിലേറെയായി ഈ ജോലി സുസ്ഥിരമാണ്, വെൽഡിംഗ് യോഗ്യതാ നിരക്ക് ഉയർന്നതാണ്, ഇത് പൊതു ഉപകരണ നിർമ്മാതാവ് വാഗ്ദാനം ചെയ്ത മൂന്ന് മാസത്തെ സേവന ജീവിതത്തെ മറികടന്നു. രൂപകൽപ്പന വിജയകരമാണെന്ന് ഇത് കാണിക്കുന്നു, കൂടാതെ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ ആവർത്തിച്ച് പരിഷ്കരിക്കുകയും ക്രമീകരിക്കുകയും ചെയ്തിട്ടില്ല, സമയവും മനുഷ്യശക്തിയും ലാഭിക്കുന്നു.

4 ഉപസംഹാരം

ഈ പേപ്പർ അൾട്രാസോണിക് പ്ലാസ്റ്റിക് വെൽഡിംഗിന്റെ തത്വത്തിൽ ആരംഭിക്കുന്നു, വെൽഡിങ്ങിന്റെ സാങ്കേതിക ശ്രദ്ധ ആഴത്തിൽ മനസ്സിലാക്കുന്നു, പുതിയ കൊമ്പിന്റെ രൂപകൽപ്പന ആശയം നിർദ്ദേശിക്കുന്നു. രൂപകൽപ്പനയെ ഏകീകൃതമായി വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിന് പരിമിതമായ മൂലകത്തിന്റെ ശക്തമായ സിമുലേഷൻ ഫംഗ്ഷൻ ഉപയോഗിക്കുക, കൂടാതെ ഡി‌എഫ്‌എസ്എസിന്റെ 6-സിഗ്മ ഡിസൈൻ ആശയം അവതരിപ്പിക്കുക, കൂടാതെ ശക്തമായ ഡിസൈൻ നേടുന്നതിന് ANSYS DOE പരീക്ഷണാത്മക രൂപകൽപ്പന, പി‌ഡി‌എസ് ടോളറൻസ് വിശകലനം എന്നിവയിലൂടെ പ്രധാനപ്പെട്ട ഡിസൈൻ പാരാമീറ്ററുകൾ നിയന്ത്രിക്കുക. അവസാനമായി, കൊമ്പ് ഒരുതവണ വിജയകരമായി നിർമ്മിച്ചു, പരീക്ഷണാത്മക ആവൃത്തി പരിശോധനയും യഥാർത്ഥ ഉൽ‌പാദന പരിശോധനയും ഉപയോഗിച്ച് രൂപകൽപ്പന ന്യായമായിരുന്നു. ഈ ഡിസൈൻ രീതികൾ പ്രായോഗികവും ഫലപ്രദവുമാണെന്ന് ഇത് തെളിയിക്കുന്നു.


പോസ്റ്റ് സമയം: നവം -04-2020