Mejora del diseño de una fixtura de una máquina de heat staking, por medio del análisis de elemento finito.
Fecha
2021-11
Autores
Nájera León, Luis Antonio
Título de la revista
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Editor
Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
Resumen
En este trabajo de investigación se propone desarrollar el análisis de una fixtura que se utiliza en una máquina de heat staking mediante el análisis de elemento finito. Dicho análisis se realiza con el fin de encontrar las deficiencias en la fixtura actual por la mala adhesión de un balín metálico a un orificio plástico. Se cree que existe movilidad durante el proceso del estaqueado de plástico que consiste en calentar y ablandar el plástico para deformarlo permanentemente. Para esto se pretende mejorar el diseño de la fixtura por medio del análisis de elemento finito de esfuerzos críticos, deformaciones y vida en fatiga, para eliminar los errores en la unión de los componentes de diferentes materiales en el proceso de estaqueo. En la metodología se plantea establecer una geometría válida para el análisis de la fixtura, establecer las condiciones de frontera de operación a analizar, desarrollar una malla de cálculo válido para el método de elemento finito, desarrollar la simulación numérica de la fixtura para la obtención de la deformación máxima, para la obtención de las deformaciones unitarias equivalentes de Von Mises y para la obtención del factor de seguridad; estimar la vida útil en fatiga para la validación del diseño óptimo de la fixtura, y sustentar el diseño óptimo de la fixtura con las conclusiones obtenidas del análisis de elemento finito. Como resultado, se agregaron insertos y soportes a la geometría de la fixtura para restringir el movimiento del giro del ensamble y evitar el daño de la pieza, todo esto nuevamente validado en una nueva simulación en el software Ansys.
Descripción
En este trabajo de investigación se propone desarrollar el análisis de una fixtura que se utiliza en una máquina de heat staking mediante el análisis de elemento finito. Dicho análisis se realiza con el fin de encontrar las deficiencias en la fixtura actual por la mala adhesión de un balín metálico a un orificio plástico. Se cree que existe movilidad durante el proceso del estaqueado de plástico que consiste en calentar y ablandar el plástico para deformarlo permanentemente. Para esto se pretende mejorar el diseño de la fixtura por medio del análisis de elemento finito de esfuerzos críticos, deformaciones y vida en fatiga, para eliminar los errores en la unión de los componentes de diferentes materiales en el proceso de estaqueo. En la metodología se plantea establecer una geometría válida para el análisis de la fixtura, establecer las condiciones de frontera de operación a analizar, desarrollar una malla de cálculo válido para el método de elemento finito, desarrollar la simulación numérica de la fixtura para la obtención de la deformación máxima, para la obtención de las deformaciones unitarias equivalentes de Von Mises y para la obtención del factor de seguridad; estimar la vida útil en fatiga para la validación del diseño óptimo de la fixtura, y sustentar el diseño óptimo de la fixtura con las conclusiones obtenidas del análisis de elemento finito. Como resultado, se agregaron insertos y soportes a la geometría de la fixtura para restringir el movimiento del giro del ensamble y evitar el daño de la pieza, todo esto nuevamente validado en una nueva simulación en el software Ansys.
Palabras clave
Heat staking., Optimización., Fixtura (escantillón)., Simulación., Análisis de elemento finito., Ansys.