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2020 - 10 - 13
作者:吴华春 上海安世亚太结构应用工程师本文共计1559字,阅读时间预计5分钟编者按在ANSYS LS-DYNA中,经常遇到Sliding Energy异常,作者在本文中分析了计算模型常出现的2种情况——初始穿透导致的Sliding Energy异常和由于SEGMENT接触导致的Sliding Energy异常,并给出了对应的解决方法。问题提出负的滑移能存在2种情况:■ 第一种情况:GLSTAT中...
2020 - 09 - 26
翻译:赵亚  上海安世亚太流体应用工程师本文共计1320字,阅读时间预计5分钟编者按上周我们谈到多相流的分类及仿真方法,如果大家记忆有些模糊的话,点此链接来回忆上篇内容吧!接下来作者会进行案例分析和行业解决方案解析,展示ANSYS在多相流仿真领域的运用。多相流仿真展望即使当今多相流仿真功能已经十分强大,但是工程师仍在努力推进多相流仿真的边界。他们将融入并模拟更多的物理模型:物化反应、运动...
2020 - 09 - 23
翻译:赵亚  上海安世亚太流体应用工程师本文共计1785字,阅读时间预计6分钟编者按作者分析了多相流的分类、仿真方法及未来发展方向,深入剖析了真实的产品案例和行业解决方案,并提出ANSYS仿真工具可以快速、高效地解决产品设计在多相流仿真中遇到的挑战,为企业的产品设计和生产节约成本。无论是设计高超声速运载工具的除冰系统、进行血液酶测试,还是输送和熔化稀有金属粉末化合物以进行增材制造,或是为...
2020 - 09 - 16
作者:陈诗佳  上海交通大学-巴黎高科卓越工程师学院谢文丽  上海安世亚太流体应用工程师本文共计1755字,阅读时间预计6分钟编者按作者使用Flownex对垃圾处理中心通风系统的局部管线进行模拟,对敞开式处理车间和封闭罐装设备的环境通风系统做出整体评估,并提出改进建议,同时对管线上的风机选型提出明确要求。研究目的随着国内环境三废处理规范要求越来越明细化,各种环保处理工...
2020 - 09 - 09
作者:吴华春  上海安世亚太结构应用工程师本文共计1042字,阅读时间预计4分钟编者按作者挑选了一个简单的球型拉伸模,来观察此模具在不同加载速度下可承受的等效应力值,以此判断相同时间内,该模具最快可加工多少产品。此模拟仿真案例可为企业生产效率及经济效益的提高提供相关的思考。概述在现代工业生产中,效率始终是各行各业考虑的要点,尤其对模具行业来讲,效率更是重中之重。同样的产品、模具和工艺,如...
2020 - 09 - 02
作者:高征宇 上海安世亚太流体应用工程师本文共计1709字,阅读时间预计6分钟编者按作者利用ANSYS Icepak和SIwave的双向耦合技术,分析了PCB的布线导热率分布、铜线焦耳热及其温度对导热率的影响,以此得到与真实情况最为相近的结果,用于评估发热问题。此方法可为企业设计与生产节约大量的时间及产品成本。印刷电路板(Printed Circuit Boards,以下简称PCB)是由绝缘介质(...

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工艺尺寸链分析的重要性
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工艺尺寸链分析的重要性

介绍

作者:谢文丽 上海安世亚太流体应用工程师

本文共计2074字,阅读时间预计7分钟


编者按

作者使用工艺尺寸链计算软件——PDCC,一键计算,高效准确,解决了传统计算方式难以解决的问题,在生产阶段大幅度提高了工作效率。

工艺尺寸是根据加工条件,在工艺规程中给出的尺寸,是为了保证零件图纸的尺寸而设计的。如果工艺尺寸设计不合理会直接导致零件加工不合格,因此对于复杂的轴类及箱体类零件、易变性零件等而言,保证工艺尺寸尤为重要。

在机械加工过程中,为了满足零件的技术要求,会进行大量的工艺尺寸链计算,包括工艺基准与设计基准是否重合、余量设计是否合理、表处理厚度是否达标等等。这些计算往往需要花费工程师较大精力,一旦工艺尺寸链计算出纰漏,则无法保证零件加工合格。

工艺尺寸链分析的重要性

 

尺寸链计算与公差分析的目的

获得合理的工序公差,保证产品加工质量;

检查工艺漏洞,提前优化,避免试生产造成的资源及时间浪费;

优化零件加工工艺路线,避免累计误差;

减少装配现场的修锉调整;

降低产品的返修率,帮助企业节约成本。


尺寸链的定义和分类

尺寸链的定义

尺寸链是由一组相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组。在工程设计和制造中经常用尺寸链来进行工艺尺寸换算,控制关键尺寸的公差,从而保证产品的制造精度。

工艺尺寸链分析的重要性

尺寸链的分类

 按其空间位置的构成可以分为:线性尺寸链(一维)、平面尺寸链(二维)和空间尺寸链(三维)。

◆ 按其功能可以分为:装配尺寸链、零件尺寸链和工艺尺寸链。


工艺尺寸链的定义和换算

工艺尺寸链的定义

在零件的加工过程中,决定各个工序要素间相互关系的尺寸通常可用彼此相联系的点、线、面按一定顺序排列,形成一个封闭的尺寸系统,这个尺寸系统就称为工艺尺寸链。

工艺尺寸链的分析与计算(换算形式)

由于产品的复杂性,产品制造需要很多工序才能完成。由于加工基准的转换,使工艺尺寸换算在工艺设计过程中占有非常重要的地位。尺寸换算主要有以下几种形式:

原始基准与设计基准不重合


图1中A为设计基准,B为加工面,C为原始基准,尺寸H必须通过换算后求出。

工艺尺寸链分析的重要性


设计基准与测量基准不重合时的尺寸换算


图2中工序原始尺寸为20,B为加工面。若要对该尺寸直接测量比较困难,因此将一个芯轴安装在零件上,与零件内部的定位面接触,借助基准A进行间接测量。尺寸L为固定长度,因此可以通过测量H来间接保证工序尺寸为20。

工艺尺寸链分析的重要性


多尺寸保证


图3中小孔在粗加工阶段已经加工完成,主设计基准A在最后面加工保证,与主设计基准有关的尺寸有4个:10、H、8、12。两个工序中,小孔中心与左端面的距离不变,因此H值由10、8、12 三个尺寸共同来保证。

工艺尺寸链分析的重要性

工艺尺寸链的解算步骤由上所述,要利用尺寸链原理来分析相互关联的工序尺寸及余量的变化规律。首先要由零件工序图画出尺寸链图,然后找出封闭环、增环、减环等进行解算。解算关键在于能否正确地画出尺寸链,判断封闭环。对于在生产实践中已出现和未出现的复杂尺寸链解算问题,都需要根据尺寸链的定义及工艺目的进行准确把握,再根据实际情况来进行解算。

工艺尺寸链分析的重要性

下面给大家介绍一个简单实用的工艺尺寸链计算软件——PDCC


工艺尺寸链软件“PDCC”的应用

“工艺尺寸链计算软件——PDCC”无需工程师手工计算繁琐的工艺过程,只需将各工序加工的尺寸按工艺流程在软件中绘制成工艺流程图,软件则会通过内部的“AI智能算法案例库”自动计算零件尺寸能否得到保证、余量设计是否合理等。此软件操作便捷,计算准确,整个过程在数分钟内即可完成。


尺寸链软件DCC

工艺尺寸链软件PDCC的对比

用尺寸链软件DCC计算工艺尺寸算例

如下图为一套筒零件,L1及L2均已加工,现在铣床上加工A端面,要求保证尺寸L3。请分别计算以C、D、B端面为加工基准的工序尺寸,并选择最好的加工方案。

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分析计算


◆ 方案1:以C端面为加工基准计算工序尺寸X,L3为该工艺加工最后形成的尺寸,故L3为闭环。如下。

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画尺寸链图及求解:

工艺尺寸链分析的重要性
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◆ 方案2:以D端面为加工基准计算工序尺寸X, L3为该工艺加工最后形成的尺寸,故L3为闭环。如下。

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画尺寸链图及求解

工艺尺寸链分析的重要性
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◆ 方案3:以B端面为加工基准时,工序尺寸即为L3=10(+0.2,0)。


对比分析


三种方案的工序尺寸计算结果分别为:

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◆ 方案一:加工精度要求最高,加工成本最高,一般不选择。

◆ 方案二:加工精度要求较低,加工成本较低,工装量具易实现,容易测量,可用于小批量生产。

◆ 方案三:加工精度要求最低,加工成本最低,但工装量具不易实现,不易测量,通常用于大批量生产。


用工艺尺寸链软件PDCC计算工艺尺寸算例

某轴类零件结构如上图,车削加工保证零件轴向尺寸A34、A41、A43、A61、A62、A63,请校核零件加工工艺。

工艺尺寸链分析的重要性
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加工工艺流程如下:


◆ 以毛坯左端面为基准加工尺寸A11、A12;

◆ 以A11右端面为基准加工尺寸A21;

◆ 以A12右端面为基准加工尺寸A31、A32、A33;

◆ 以A32左端面为基准加工尺寸A41、A42;

◆ 表处理镀层厚度A51;

◆ 以A32左端面为基准加工尺寸A61。

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画尺寸链图


按加工工艺流程快速绘制工艺流程图,清晰表达零件加工工艺

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分析计算


◆ 一键计算,高效准确;

◆ 可同时计算基准转换、余量及表处理,计算结果一目了然,清晰显示工艺错误点清晰展示工艺问题;

◆ 选择问题尺寸,自动给出优化依据。

工艺尺寸链分析的重要性
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◆ 自动生成工艺尺寸链计算报告,保证工艺正确性。

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PDCC应用效果

若某零件加工工艺中需要计算的零件尺寸及余量有30个,同时用传统手工与PDCC软件进行计算,通过数据分析对比,效果如下表:

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总结

由上述对比结果可以发现,DCC与PDCC都可进行工艺尺寸链的计算,但是PDCC软件在工艺尺寸链计算方面更加专业,也更加便捷。

对于企业来说,使用PDCC软件可以在生产阶段大幅度提高工作效率,解决传统方法难以解决的问题,提高产品质量,降低产品开发成本,降低开发周期。

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2020 - 10 - 13
作者:吴华春 上海安世亚太结构应用工程师本文共计1559字,阅读时间预计5分钟编者按在ANSYS LS-DYNA中,经常遇到Sliding Energy异常,作者在本文中分析了计算模型常出现的2种情况——初始穿透导致的Sliding Energy异常和由于SEGMENT接触导致的Sliding Energy异常,并给出了对应的解决方法。问题提出负的滑移能存在2种情况:■ 第一种情况:GLSTAT中的滑移能在初始状态就出现负值,如图-1所示。▲ 图-1 第一种能量异常图■ 第二种情况:CAE工程师在利用ANSYS LS-DYNA进行计算时,很多时候会碰到图-2所示的状况,严重的能量不平衡。内能、滑移能在计算前期表现还算正常,但是到计算后期,内能、动能、滑移能严重偏离,导致整个模型能量异常,计算结果不可信。▲ 图-2 第二种能量异常图解决方法第一种情况的解决方法(初始穿透)在仿真模型中出现初始穿透,导致初始的滑移能为负值。仿真穿透模型如图-3所示。产生机理:LS-DYNA在进行接触搜索时,发现存在网格穿透问题,需要把穿透部分的节点移到不穿透的位置,这可以在LS-DYNA软件中设置。如图-4所示,当把初始穿透清除后,其滑移能和整个模型能量表现正常(如图-5所示)。▲图-3 存在初始穿透模型▲ 图-4 清除初始穿透模型▲ 图-5 第一种能量正常图初始穿透解决方法有以下几种① 手动调整单元节点  在进行模型网格划分和设置零件厚度时必须确认是否存在干涉,即必须考虑壳单元的接触厚度。如果发生穿透,可以从计算出的message或d3hsp文件中对关键字“initial penetrations”进行搜索,找到相关单元,然后调整单元节点,消除初始穿透。在一些专门的前处理软件中,例如ANSA,HYPERMESH、SpaceClaim在提交计算前对模型进行...
2020 - 09 - 26
翻译:赵亚  上海安世亚太流体应用工程师本文共计1320字,阅读时间预计5分钟编者按上周我们谈到多相流的分类及仿真方法,如果大家记忆有些模糊的话,点此链接来回忆上篇内容吧!接下来作者会进行案例分析和行业解决方案解析,展示ANSYS在多相流仿真领域的运用。多相流仿真展望即使当今多相流仿真功能已经十分强大,但是工程师仍在努力推进多相流仿真的边界。他们将融入并模拟更多的物理模型:物化反应、运动物体、高速、尺寸变化、相变和热交换,并解决更大规模物理系统的问题。例如,一家能源生产商对油水重力分离器进行了模拟,网格总数超过10亿个单元。除了石油和天然气,化工、电力、汽车、航空航天和海工装备等工业领域也在更多地应用多相流模拟。例如,泳装生产厂商Speedo应用多相流模拟优化护目镜设计。相比于游泳者体型,液滴尺寸非常小,护目镜模拟需要高精度网格捕捉液滴作用力。水膜厚度至少需要10个网格单元解析计算,进而导致网格总数急剧增加。▲ Speedo应用多相流模拟设计高性能泳镜,由Speedo提供。多相流仿真案例分享:全自动洗碗机为了优化全自动洗碗机的能量使用效率和用水量,工程师运用多相流和多物理场模拟多种流型变化:从旋转臂上的喷嘴喷出的射流、射流飞溅在餐具上形成水膜、液膜或水滴从餐具上滑落以及旋转臂下的积水过程。他们使用ANSYS Fluent的拉格朗日方法模拟了水喷射流以及液滴从旋转喷射臂到餐具的完整运动过程。■ 拉格朗日液膜模型准确模拟了喷射水流冲击餐具形成薄膜的过程,并可计算薄膜厚度、覆盖率以及其受喷射臂设计因子的影响。■ VOF模型用于模拟重力引起的流动以及液膜和液滴滑落到洗碗机底部积水池的过程。■ 蒸发和冷凝模型模拟了干燥过程。全自动洗碗机的多相流模拟只是其完整的多物理场系统仿真的一部分,完整仿真流程还包括:ANSYS SpaceClaim快速创建...
2020 - 09 - 23
翻译:赵亚  上海安世亚太流体应用工程师本文共计1785字,阅读时间预计6分钟编者按作者分析了多相流的分类、仿真方法及未来发展方向,深入剖析了真实的产品案例和行业解决方案,并提出ANSYS仿真工具可以快速、高效地解决产品设计在多相流仿真中遇到的挑战,为企业的产品设计和生产节约成本。无论是设计高超声速运载工具的除冰系统、进行血液酶测试,还是输送和熔化稀有金属粉末化合物以进行增材制造,或是为偏远地区配制一套过滤系统以提供洁净的饮用水,工程师都需要考虑液体、固体和气体之间的相互作用。在这些不尽相同的多相流应用中,每一种仿真都需要不同的建模方法。40多年来,ANSYS开发了可以精确模拟多相流的仿真工具,已经被广泛运用在各个工业领域,以预测产品性能。精确的多相流仿真依赖于精确的物理模型精确的多相流模拟依赖于各相之间的机械、热和化学相互作用的精确预测,但是观测这些物理过程成本高昂甚至会遇到难以观测的问题。现在,工程师可以依靠多相流建模与仿真技术,深入了解并掌握提高效率、产量、安全性、可靠性的要素。■ 多相流模拟可以展现随地点位置变化的流型状态。例如,油气井底的流型可能完全是单相液体,但随着高度升高,气泡逐渐生成,流型会过渡到多相状态。因此在此类物理过程中,在不同的地点位置需要设置不同的多相流模型。■ 多相流模拟比单相流模拟的难度更高。完整描述多相流需要求解每一相的质量、动量和能量方程以及各相之间的相互作用。由于物理现象的多样性和多种流型同时存在的可能性,各相之间的合理模拟变得至关重要。▲ 油气井底部可能完全充满液体,但在上升过程中,压力下降,由于溶解气体析出,流型将过渡到气泡流。油气井仿真需要多种多相流模型精确的模拟不同井深处的特殊流型。自由表面流自由表面流包括两种或更多种不混溶的流体,每种流体被假定为在大部分流域具有连续性特征。每种流体有明显可识别的流动...
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