ساده سازی هندسه قطعات پلاستیکی

در ادامه بحث طراحی و ساخت قطعات پلاستیکی به مبحث ساده سازی هندسه قطعات پلاستیکی پرداخته خواهد شد. انجام درست این موضوع می تواند در تولید نقش به سزایی داشته باشد.

قطعات پلاستیکی از نظر پیچیدگی هندسی متفاوت هستند. با این حال، معمول است که قطعات پلاستیکی قالب‌گیری شده دارای هندسه نسبتاً پیچیده باشند، زیرا یکی از مزایای عمده مواد پلاستیکی توانایی آنها در قالب‌گیری به اشکال پیچیده است. به منظور پیش‌بینی تنش‌ها، کرنش‌ها، یا انحراف‌های ناشی از بارگذاری سرویس پیش‌بینی‌شده، ممکن است لازم باشد هندسه قطعه را تا حدی وابسته به تکنیک تحلیل مورد استفاده ساده کنیم.

فرمول های کلاسیک برای تنش و کرنش به دست آورده شده است و در کتابچه های راهنما برای اکثر هندسه های منظم آورده شده است. این هندسه ها عبارتند از: تیرهای مستقیم، مخروطی یا منحنی، ستون ها، صفحات یا پوسته های دوار.

هندسه قطعات پلاستیکی را اغلب می توان با استفاده از یک یا چند مورد از این اشکال هندسی اصلی تقریب زد. قسمت نشان داده شده در شکل 1 را در نظر بگیرید که از یک سطح صاف با تکیه گاه های یکپارچه در امتداد دو طرف کوتاه تشکیل شده است. یک باس توخالی کوچک از دیواره قسمت اسمی بیرون می‌آید و برای دریافت یک اینسرت فلزی با رزوه داخلی طراحی شده است.

تجزیه و تحلیل ساختاری این محصول شامل چندین محاسبه جداگانه است. به عنوان مثال، یک محاسبه، روی تنش ها و کرنش های حلقه در دیواره کاسه توخالی مرتبط با فشار دادن یک اینسرت فلزی بزرگ به سوراخ دریافت تمرکز می کند.

هندسه باس توخالی را می توان به عنوان یک پوسته استوانه ای با مقادیر شعاع داخلی و خارجی مشخص توصیف کرد. تنش ها و کرنش ها (به عنوان مثال تنش های شعاعی) مرتبط با فشار دادن اینسرت فلزی به باس توخالی را می توان با استفاده از فرمول های مناسب برای پوسته های استوانه ای محاسبه کرد. یک طراح همچنین می تواند نیروی مربوط به عملیات پرس را تعیین کند. نیروهای مرتبط با فشار دادن اینسرت به باس باعث انحراف (و تنش) در امتداد سطح محصول افقی می شود. این مشکل طراحی سازه دوم را می توان با استفاده از تجزیه و تحلیل تیر یا صفحه ارزیابی کرد. نیروهای واکنش ناشی از مشکل باس به عنوان شرایط بارگذاری برای مشکل انحراف تیر یا صفحه استفاده می شود.

معمول است که قطعات با هندسه پیچیده را به یک سری از قطعات فرعی با هندسه منظم تقسیم می کنند و تنش ها و کرنش ها را در هر یک از این قسمت ها به صورت جداگانه ارزیابی می کنند (مانند تیرهای یک سرگیردار، جایی که تیر در آن قرار دارد. به عنوان یک بخش جداگانه در نظر گرفته می شود).

نتایج تحلیل‌های مستقل باید به صورت تقریبی در نظر گرفته شوند، زیرا بخش‌های فرعی واقعاً موجودیت‌های مستقلی نیستند. در این مورد، فرض می‌کنیم که هندسه باس هیچ تأثیری بر صلبیت یا توزیع تنش برای تیر ندارد و این تیر بر رفتار باس توخالی تأثیر نمی‌گذارد. این رویکرد، خطای بزرگی را معرفی می‌کند که به درجه تعامل بین هندسه‌های مختلف مرتبط است. برخی از هندسه های قطعه، را باتوجه به نوع های توصیف شده در بالا می توان تزیه و تحلیل کرد، در حالی که سایر هندسه های پیچیده تر را نمی توان بدون ارائه خطاهای بسیار مهم ساده کرد. در چنین مواردی، تکنیک های تحلیل سازه FEA توصیه می شود.

شکل 1. هندسه های پیچیده تر را می توان به یک سری از هندسه های منظم برای تجزیه و تحلیل تقریبی تقسیم کرد. این موضوع طراحی و ساخت قطعات پلاستیکی را بسیار ساده تر می کند.