Biex jiġu indirizzati l-isfidi tal-maċinazzjoni assoċjati mar-riġidità dgħajfa tat-tanbur tal-washer tal-minerali-ħitan irqaq-speċifikament is-suxxettibilità tiegħu għal deformazzjoni u chatter waqt l-ikklampjar u l-magni, li tikkomprometti l-kwalità tal-wiċċ-intużat analiżi tal-elementi finiti biex jiġi ottimizzat id-disinn ta’ tagħmir ta’ appoġġ razzjonali, kost-effikaċi, u effiċjenti. Din l-inizjattiva tejbet il-proċess tal-manifattura għat-tanbur b'ħitan irqaq-, tejbet l-effiċjenza tal-magni, u naqqset b'mod effettiv l-ispejjeż tal-produzzjoni.
01
Introduzzjoni
Il-washer tal-minerali hija biċċa tagħmir vitali fl-ipproċessar tal-minerali, tipikament utilizzata matul l-istadju preparatorju-qabel it-tgħaffiġ, is-separazzjoni manjetika, u l-flotazzjoni-biex jinħaslu ċapep tat-tafal jew żrar mill-mineral. Il-washer tal-mineral ta' 2.1m × 4.5m li jidher f'dan il-proġett kien iddisinjat u mmanifatturat apposta- għal klijent barrani. L-istruttura tagħha tinkludi diversi komponenti ewlenin, inklużi s-sezzjoni tal-għalf, is-sezzjoni tat-tanbur, l-assemblaġġ tas-sewqan, l-assemblaġġ tar-romblu ta 'appoġġ, l-assemblaġġ tar-romblu tal-ispinta, u l-akkomodazzjoni tal-ger; it-tanbur innifsu huwa l-komponent ewlieni tal-magna. Karatteristika strutturali primarja ta' dan it-tanbur hija l-ħajt irqiq tiegħu-li jkejjel biss 12-il mm ta' ħxuna-li jikklassifikah bħala tanbur-irqiq b'ħitan-riġidità baxxa meta mqabbel ma' komponenti tat-tip tanbur-standard. L-isfida ċentrali fil-magni tat-tnabar b'-riġidità baxxa bħal dawn hija n-nuqqas ta' ebusija tagħhom, li tagħmel il-kontroll tad-deformazzjoni kritiku [1, 2]. Waqt l-ikklampjar u l-magni, it-tanbur huwa suxxettibbli għal chatter, li jista 'jwassal għal devjazzjonijiet ta' tolleranza dimensjonali u ġeometrika [3] u jfixkel il-kwalità tal-wiċċ. Barra minn hekk, hemm diskrepanza bejn l-istat tat-tanbur waqt il-magni u l-istat tiegħu waqt it-tħaddim attwali: filwaqt li l-ikklampjar jinvolvi l-iżgurar tat-truf, it-tanbur huwa sostnut minn żewġ ċrieki tal-irkib (tajers) waqt is-servizz.
Soluzzjonijiet konvenzjonali għall-magni tat-tnabar ta'-riġidità baxxa jiffokaw fuq it-titjib tar-riġidità biex jimminimizzaw id-deformazzjoni kkawżata mill-forzi tal-ikklampjar tal-magni u l-forzi tat-tqattigħ. Il-kumpanija tagħna qabel kienet immanifatturata washer tal-mineral bi struttura simili fl-1995; madankollu, minħabba l-limitazzjonijiet teknoloġiċi ta' dak iż-żmien, l-analiżi tar-riġidità tat-tanbur b'ħitan irqaq-qagħdet fil-biċċa l-kbira fuq l-esperjenza tal-passat u kienet limitata għal valutazzjoni kwalitattiva. Il-pjan tal-proċess dak iż-żmien kien jinvolvi t-tfassil ta 'apparat ta' appoġġ biex isaħħaħ ir-riġidità tat-tanbur; dan l-apparat utilizzat struttura bħal morsa-imwaħħla madwar iċ-ċirkonferenza ta 'barra fiż-żewġt itruf tat-tanbur, supplimentata minn appoġġi assjali mqiegħda mal-ħajt ta' ġewwa. Bl-għajnuna ta 'din l-għodda, ir-riġidità taċ-ċilindru ġiet imsaħħa, u ppermettiet li l-proċess tal-magni u l-manifattura jitlesta b'suċċess. Madankollu, l-għodda kienet tiżen 2,035 kg-kważi daqs iċ-ċilindru tal-washer tal-mineral innifsu (2,813 kg)-li rriżulta f'effiċjenza ekonomika fqira.
02
Struttura taċ-Ċilindru Irqiq tal--Walled Ore Washer
Iċ-ċilindru huwa komponent ewlieni tal-assemblaġġ tal-washer tal-minerali, li fih struttura wweldjata integrali fejn il-ħajt taċ-ċilindru huwa wweldjat mat-tappijiet tat-tarf. L-istrutturi interni tal-kustilji jvarjaw bejn iż-żewġt itruf: it-tarf tal-għalf għandu ftuħ akbar, numru akbar ta 'kustilji, u struttura relattivament kumplessa; it-tarf tal-iskariku għandu ftuħ iżgħar, inqas kustilji, u struttura aktar sempliċi. Il-ħajt taċ-ċilindru huwa magħmul minn azzar Q345B bi ħxuna ta '12 mm, dijametru massimu ta' barra ta '2,124 mm, tul ta' 4,819 mm, u dijametru ta 'ġewwa ta' 2,100 mm; tiżen 2,813 kg. Iż-żoni li jeħtieġu makkinar jinkludu ż-żewġ uċuħ ċilindriċi ta 'barra (Djametru ta' Barra 1 u Dijametru ta 'Barra 2) li jgħaqqdu maċ-ċrieki tal-irkib, kif ukoll il-wiċċ tal-ħanek fit-tarf tal-għalf (ara l-Figura 1). Għad-Djametri ta' Barra 1 u 2, id-dimensjoni hija Φ2,124 mm, b'perpendikularità mal-wiċċ tat-tarf ta '0.025 mm, koassjali ta' Φ0.15 mm, u ħruxija tal-wiċċ ta 'Ra=3.2 μm.
Figura 1: Mudell 3D taċ-Ċilindru
03
Ottimizzazzjoni tal-Iskema ta' Għodda ta' Appoġġ għaċ-Ċilindru tal-Washer tal-Minerali Irqiq-Walled Ore
3.1 Approċċ Tekniku għall-Iskema ta' Għodda taċ-Ċilindru
Is-softwer Autodesk Inventor intuża biex iwettaq analiżi ta 'elementi finiti (FEA) fuq iċ-ċilindru biex jevalwa b'mod komprensiv ir-riġidità tiegħu. Twettqu simulazzjonijiet ta' deformazzjoni kemm għall-istat tal-piż innifsu taċ-ċilindru kif ukoll għall-istat li fih huwa kklampjat fuq l-għodda tal-magni. Ibbażat fuq ir-riżultati tal-analiżi tad-deformazzjoni, tfassal pjan tal-proċess tal-manifattura, l-istruttura tal-għodda ġiet ottimizzata, u ġie żviluppat disinn ġdid tal-għodda tal-appoġġ taċ-ċilindru.
3.2 Immudellar Solidu ta 'Element Finit taċ-Ċilindru
Inbena mudell 3D bl-użu ta' approċċ ta' "ġewwa-barra" ibbażat fuq il-konfigurazzjoni strutturali taċ-ċilindru. Waqt l-immudellar, l-istruttura taċ-ċilindru ġiet issimplifikata, u saru s-suppożizzjonijiet li ġejjin:
1) Il-komponenti ta 'appoġġ fiż-żewġt itruf taċ-ċilindru għandhom riġidità suffiċjenti.
2) Difetti bħal fużjoni mhux kompluta jew xquq fil-weldjaturi taċ-ċilindru mhumiex ikkunsidrati. 3) Bidliet fil-proprjetà tal-materjal fil-ħjatat tal-weldjatura taċ-ċilindru huma injorati; il-materjal tal-weldjatura huwa preżunt li huwa identiku għall-materjal tal-bażi [4, 5].
3.3 Kalkolu tat-Tagħbija u Setup tal-Kondizzjoni tal-Konfini
Matul il-proċess ta 'kalkolu, it-tagħbijiet esterni li jaġixxu fuq iċ-ċilindru jikkonsistu primarjament f'żewġ komponenti: il-piż strutturali taċ-ċilindru nnifsu u l-forza tal-ikklampjar eżerċitata miċ-ċentru tal-għodda tal-magni. Ibbażat fuq il-parametri tal-komponenti u l-ispeċifikazzjonijiet tal-għodda tal-magni-u wara konsultazzjoni mal-manwal tal-għodda tal-magni-il-forza tal-ikklampjar taċ-ċentru ġiet iddeterminata li hija 20 kN.
Tpinġija fuq l-esperjenza tal-manifattura b'komponenti ċilindriċi, il-fond tal-qtugħ waqt il-magni huwa minimu, u l-impatt tal-forzi tat-tqattigħ huwa negliġibbli; għalhekk, l-effett tal-forzi tat-tqattigħ fuq id-deformazzjoni taċ-ċilindru mhuwiex analizzat. Ibbażat fuq din l-analiżi komprensiva, il-kundizzjonijiet tal-konfini u l-issettjar tat-tagħbija għaċ-ċilindru huma stabbiliti kif ġej:
(1) Tagħbijiet taċ-ċilindru: Żewġ każijiet ta 'tagħbija huma kkunsidrati. L-ewwel, fl-istat statiku, jitqies biss il-piż taċ-ċilindru stess. It-tieni, fl-istat ikklampjat tal-magna-, il-forza tal-ikklampjar miċ-ċentru tal-għodda tal-magni u l-forza tal-qbid mix-xedaq taċ-ċokk huma kkunsidrati; it-tagħbijiet l-oħra kollha huma injorati.
(2) Kundizzjonijiet tal-Konfini: Fl-istat statiku, l-ispostament vertikali fiż-żewġt itruf taċ-ċilindru huwa ristrett filwaqt li l-ispostament axjali jitħalla ħieles biex jikkalkula d-deformazzjoni awto- taċ-ċilindru. Fl-istat ikklampjat tal-magna -, l-ispostamenti assjali u radjali huma ristretti f'tarf wieħed, filwaqt li l-ispostament vertikali huwa ristrett u l-moviment radjali jitħalla ħieles fit-tarf l-ieħor, jissimulaw il-kundizzjonijiet tat-tagħbija waqt li jkunu kklampjati fl-għodda tal-magni.
3.4 Analiżi ta 'Element Finit tad-Deformazzjoni taċ-Ċilindru
(1) Deformazzjoni fl-Istat Statiku: Il-gravità hija applikata għaċ-ċilindru, u tintuża analiżi ta 'elementi finiti biex tikkalkula d-deformazzjoni tul l-assi X, Y, u Z; id-dettalji huma murija fil-Figuri 2 sa 4.
Immaġni
Figura 2 Deformazzjoni taċ-ċilindru tul l-assi X-fl-istat statiku
Immaġni
Figura 3 Deformazzjoni taċ-ċilindru tul l-assi Y-fl-istat statiku
Immaġni
Figura 4 Deformazzjoni taċ-ċilindru tul l-assi Z-fl-istat statiku
(2) Deformazzjoni fl-Istat tal-Magni -Kklampjat: Tagħbijiet axjali u radjali huma applikati għaċ-ċilindru, u analiżi tal-elementi finiti tintuża biex tikkalkula d-deformazzjoni tul l-assi X, Y, u Z waqt li jkunu kklampjati fl-għodda tal-magni; id-dettalji huma murija fil-Figuri 5 sa 7. Figura
Figura 5: Deformazzjoni taċ-ċilindru tul l-assi X- waqt li jkun ikklampjat
Figura
Figura 6: Deformazzjoni taċ-ċilindru tul l-assi Y- waqt li jkun ikklampjat
Figura
Figura 7: Deformazzjoni taċ-ċilindru tul l-assi Z- waqt li jkun ikklampjat
Ir-riżultati tal-analiżi tal-elementi finiti għall-mudell taċ-ċilindru-kemm fl-istat statiku tiegħu kif ukoll waqt l-istat tal-magni kklampjat-huma ppreżentati fit-Tabella 1.
Tabella 1: Riżultati tal-analiżi tal-elementi finiti għaċ-ċilindru taħt kundizzjonijiet differenti (Unità: mm)
Figura
L-analiżi tad-dejta, it-tqabbil u l-istudju wasslu għall-konklużjonijiet li ġejjin: iċ-ċilindru juri deformazzjoni minima fl-istat statiku tiegħu, filwaqt li deformazzjoni lokalizzata sinifikanti sseħħ fiż-żewġt itruf taċ-ċilindru matul il-proċess tal-magni kklampjat.
04
Skema ta' għodda ta' appoġġ u proċess ta' verifika għaċ-ċilindru tal-washer tal-minerali b'ħitan irqaq-
4.1 Skema ta 'għodda ottimizzata
Ibbażat fuq il-karatteristiċi ta'-riġidità baxxa taċ-ċilindru, ġiet iddisinjata skema ġdida ta' għodda ta' appoġġ (ara l-Figuri 8 u 9). Din l-iskema ta 'għodda tikkonsisti f'sett ta' erba 'appoġġi annulari installati fis-sezzjonijiet inqas riġidi tal-ħajt ta' ġewwa taċ-ċilindru. Id-dijametru ta 'barra tal-appoġġi annulari huwa aġġustabbli biex jiffaċilita l-installazzjoni, u l-għodda tiżen 150 kg. Kull appoġġ annulari huwa magħmul minn tliet segmenti ta' pjanċa b'forma ta' ark-, pjanċi ta' konnessjoni, qfieli bil-bolt, u kunjardi. Is-segmenti ta 'l-ark li jmissu magħhom huma mbarrati flimkien; id-dijametru ta 'barra jista' jiġi aġġustat lokalment billi tvarja l-ispazjar bejn it-toqob tal-konnessjoni. Ladarba jiġi aġġustat, l-assemblaġġ jiġi ssikkat bl-użu ta 'kunjardi u mbagħad imwaħħal bis-sħiħ bil-qfieli bil-bolt.
Figura
Figura 8: Għodda ta 'appoġġ taċ-ċilindru
Figura
Figura 9: Skema ta 'installazzjoni għal għodda ta' appoġġ taċ-ċilindru
1-Shim plate 2-Machine tool tailstock end 3-Tailstock center
4-Għodda ta' appoġġ annulari 5-Biċċa tax-xogħol 6-Xdaq taċ-ċokk 7-Tarf tal-headstock tal-għodda tal-magni
Biex jiġi żgurat li ċ-ċilindru tal-washer tal-minerali b'ħitan-rqaq ma jiddeformax waqt il-magni, għandhom jittieħdu l-miżuri li ġejjin:
1) Matul l-iwweldjar tal-vojt taċ-ċilindru, l-għodda ta 'appoġġ annulari hija wweldjata mal-ħajt ta' ġewwa taċ-ċilindru; wara l-proċess tal-iwweldjar, iċ-ċilindru-flimkien mal-appoġġi annulari-jgħaddi minn ittemprar ta' ħelsien mill-istress-f'forn. Peress li l-appoġġ annulari huwa wweldjat mal-korp taċ-ċilindru qabel l-ittemprar, ir-riġidità inerenti taċ-ċilindru tissaħħaħ, u b'hekk tipprevjeni d-deformazzjoni waqt il-proċess ta 'ttemprar ta' ħelsien mill-istress-.
2) Erba 'pjanċi ta' rinforz ġew installati fuq iċ-ċokk fit-tarf tal-headstock biex isostnu l-wiċċ tat-tarf taċ-ċilindru, u jiżguraw li x-xedaq tal-ikklampjar ħakmu l-wiċċ ta 'barra taċ-ċilindru fil-post meħtieġ. Sett ta 'tagħmir ta' appoġġ annulari ġie installat fuq il-ħajt ta 'ġewwa direttament faċċata tal-punti ta' kuntatt bejn ix-xedaq tal-ikklampjar u l-wiċċ ta 'barra taċ-ċilindru biex jipprevjeni d-deformazzjoni kkawżata mill-forza tal-ikklampjar. Blokk tal-proċess ġie ddisinjat għall-interface bejn il-biċċa tax-xogħol u ċ-ċentru tal-tailstock; ir-rekwiżiti tad-disinn għal din il-blokka kienu li d-dimensjonijiet esterni tiegħu għandhom jakkomodaw il-magni tat-toqba taċ-ċentru, u t-toqba taċ-ċentru nnifisha kellha tiġi speċifikata abbażi tal-angolu taċ-ċentru tal-għodda tal-magni u l-massa tal-biċċa tax-xogħol.
4.2 Proċess ta' Verifika
Wara l-implimentazzjoni tal-miżuri tal-proċess imsemmija hawn fuq, saret prova tal-magni wara li kklampjat iċ-ċilindru fuq l-għodda tal-magni. Intużaw indikaturi tad-dial biex jiċċekkjaw ir-runout taċ-ċilindru; l-eżattezza tal-allinjament instabet li kienet inqas minn 1 mm, li tissodisfa bis-sħiħ ir-rekwiżiti tal-pjan tal-magni. Din l-eżattezza tal-allinjament kienet essenzjalment konsistenti mal-preċiżjoni tal-vojt taċ-ċilindru wweldjat, li tikkonferma li d-deformazzjoni matul il-proċess tal-ikklampjar kienet minima. Il-proċess tal-magni taċ-ċilindru u l-komponent lest huma murija fil-Figuri 10 sa 12.
Stampi
Figura 10 Makkinar mhux maħdum u finitura taċ-ċilindru
Figura 11 Blokk tal-proċess fl-interface maċ-ċentru tal-għodda tal-magni
Figura 12 Ċilindru lest
Bl-adozzjoni tal-iskema ottimizzata tal-għodda tal-appoġġ taċ-ċilindru, iċ-ċilindru b'ħitan-rqaq għall-washer tal-mineral ġie manifatturat b'suċċess. L-ispezzjoni kkonfermat li l-parametri ta 'preċiżjoni kollha ssodisfaw l-ispeċifikazzjonijiet tat-tpinġija. L-iskema ta 'appoġġ ottimizzata ġiet ivvalidata fil-prattika, li kkonfermat ukoll l-eżattezza tar-riżultati tal-analiżi tal-elementi finiti (FEA) għaċ-ċilindru.
05
Konklużjoni
Permezz ta' analiżi ta' elementi finiti, l-analiżi tar-riġidità taċ-ċilindru b'ħitan irqaq-tal-washer tal-mineral ġiet elevata minn approċċ empiriku u kwalitattiv għal wieħed kwantitattiv. Dan tejjeb b'mod effettiv il-kwalità tad-disinn tal-proċess tal-manifattura u rriżulta f'soluzzjoni ottimizzata ta' għodda ta' appoġġ li hija razzjonali, kost-effettiva, u effiċjenti. Verifika prattika turi li dan l-approċċ inaqqas b'mod effettiv l-ispejjeż tal-ipproċessar u jqassar iċ-ċikli tal-manifattura; jipprovdi bażi xjentifika għall-produzzjoni ta' prodotti simili u joffri referenza siewja għal oġġetti oħra komparabbli.
