ansys參數(shù)優(yōu)化和概率設(shè)計(jì)在超聲波焊接工裝上的應(yīng)用(存儲(chǔ)版)
【正文】 視為噪音，不 能作優(yōu)化。 優(yōu)化完成后可以使工裝的設(shè)計(jì)工作頻率十分接近目標(biāo)頻率，誤差小于優(yōu)化時(shí)指定的公差值。這里相關(guān)的材料屬性是密度，彈性模量和聲波傳播速度。制造完成后進(jìn)行頻率、模態(tài)測(cè)試，采用的測(cè)試方法是最簡(jiǎn)單有效捶擊測(cè)試法。最后工裝一次制造成功，通過(guò)實(shí)驗(yàn)頻率測(cè)試和實(shí)際生產(chǎn)的驗(yàn)證，證明了該設(shè)計(jì)是合理的。 4 結(jié)論 本文通過(guò)從超聲波塑料焊接原理入手，深入掌握焊接的 技術(shù) 重點(diǎn)，提出新型工裝的設(shè)計(jì)概念。 據(jù)此，可以將目標(biāo)公差分配到各個(gè)設(shè)計(jì)變量中，完成公差設(shè)計(jì)的任務(wù)。本文的情況較為特殊，因?yàn)榘凑諜C(jī)械加工的能力，幾何設(shè)計(jì)參數(shù)的制造公差非常小，對(duì)最終工裝頻率幾乎沒(méi)有影響；而原材料的參數(shù)卻因供應(yīng)商而有較大的差異，同時(shí)原材料的價(jià)格占工裝加工費(fèi)用的 80％以上。因此本文采用先進(jìn)行模態(tài)分析，然后用模態(tài)疊加法得出頻響曲線，通過(guò)找頻響曲線的峰值可以 確保對(duì)應(yīng)的是需要的模態(tài)頻率。確定了重要參數(shù)和他們的數(shù)值，然后用其他幾個(gè)參數(shù)在ANSYS中做設(shè)計(jì)優(yōu)化，以調(diào)整工裝頻率匹配焊接機(jī)的工作頻率。因此，我們利用 APDL編寫(xiě) DOE 循環(huán)計(jì)算并提取計(jì)算結(jié)果的程序，然后將這些數(shù)據(jù)放到 Minitab里面進(jìn)行分析。 圖三：工裝外型設(shè)計(jì) DOE 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（確定重要參數(shù)） DFSS 是為解決實(shí)際工程問(wèn)題而產(chǎn)生的，它不追求完美，而是有效、健壯設(shè)計(jì)。圖三 a）是最為常見(jiàn)焊接工裝的設(shè)計(jì)，在一個(gè)近似長(zhǎng)方體的材料上沿振動(dòng)方向豁開(kāi)若干個(gè) U型槽。本文通過(guò)有限元方法，在設(shè)計(jì)工裝時(shí)就能把頻率確定，制造出來(lái)的工裝測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)頻率誤差不過(guò) 1％。在塑料焊接中，機(jī)械振動(dòng)是以縱波的形式傳遞的，如何有效傳遞能量和調(diào)整振幅是設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。以下簡(jiǎn)單介紹其原理。尤其是現(xiàn)在的塑 料制品，大多采用超聲波焊接，因?yàn)槭∪チ寺葆斀Y(jié)構(gòu)，可以使得外觀更完美，而且還有防水防塵的功能。焊接工裝（ Horn），因其對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方面的高性能要求，傳統(tǒng)的仿造、修模設(shè)計(jì)方法已不能適應(yīng)塑料產(chǎn)品多變的要求。各種故障對(duì)生產(chǎn)造成了相當(dāng)嚴(yán)重的影響。經(jīng)過(guò)換能器，電能變?yōu)闄C(jī)械 振動(dòng)的能量，機(jī)械振動(dòng)的振幅由變幅器調(diào)整至合適的工作振幅，然后通過(guò)工具頭（焊接工裝），均勻地傳遞到與之接觸的物料上。工作面的形狀要與物料配合良好，在振動(dòng)時(shí)才不至于損傷塑料表明；同時(shí)其一階縱向振動(dòng)固由頻率要與焊接機(jī)的輸出頻率協(xié)調(diào)，否則振動(dòng)能量會(huì)被內(nèi)耗掉。設(shè)計(jì)流程如圖二所示，從制定設(shè)計(jì)指標(biāo)開(kāi)始，首先根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)初步設(shè)計(jì)工裝的結(jié)構(gòu)和外型尺寸，在 ANSYS 中建立參數(shù)化模型，然后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè) 計(jì)（ DOE）方法確定模型中的重要參數(shù)，根據(jù)健壯要求，確定數(shù)值，接著對(duì)其他參數(shù)用子問(wèn)題
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