Projeto e Análise de Juntas Snap Fit -Projetos Mecânicos

29 czerwiec 2024 Roberto Magalhães

Projeto e Análise de Juntas Snap Fit Baixar Relatório – Projetos Mecânicos

ABSTRATO:

Os encaixes instantâneos são o método mais simples, rápido e econômico de montar duas peças. Basicamente, um corte inferior moldado em uma parte engata uma borda correspondente na outra. Este método de montagem é adequado exclusivamente para materiais termoplásticos devido à flexibilidade, alto alongamento e capacidade de moldagem em formas complexas. Neste trabalho de pesquisa, um modelo 2D de snap lock é gerado no software ANSYS para estudar a análise de contato não linear entre os lábios correspondentes. O resultado gerado pelo software FEA ANSYS permite avaliar e otimizar a junta de encaixe antes de comprometer protótipos e ferramentas dispendiosas.

Introdução :

Snap-fits são o método mais simples, rápido e econômico de montar duas peças. Quando projetadas corretamente, as peças com encaixes rápidos podem ser montadas e desmontadas inúmeras vezes sem qualquer efeito adverso na montagem. Os encaixes de encaixe também são a forma de montagem mais ecológica devido à sua facilidade de desmontagem, tornando os componentes de diferentes materiais fáceis de reciclar.

Embora os snap-fits possam ser projetados com muitos materiais, o material ideal é o termoplástico devido à sua alta flexibilidade e à sua capacidade de ser moldado de forma fácil e barata em geometrias complexas. Outras vantagens incluem seu alongamento relativamente alto, baixo coeficiente de atrito e resistência e rigidez suficientes para atender aos requisitos da maioria das aplicações.

O projetista deve estar ciente de que a montagem pode ter alguma “folga” devido ao empilhamento de tolerância das duas peças correspondentes. Alguns encaixes também podem aumentar o custo de uma ferramenta de moldagem por injeção devido à necessidade de lâminas no molde. Muitas vezes, um projetista experiente pode eliminar a necessidade de corrediças adicionando uma fenda na parede diretamente abaixo do corte inferior ou colocando os encaixes na borda da peça, de modo que fiquem voltados para fora.

Tipos de Snap-Fits

A maioria das aplicações de materiais de engenharia com encaixes rápidos usam o design cantilever. O design cilíndrico pode ser empregado quando um material termoplástico não preenchido com maior alongamento for usado (uma aplicação típica é um conjunto de frasco/tampa de aspirina).

Outros tipos de encaixes de encaixe, que podem ser usados, são os encaixes cantilever em forma de “U” ou “L” (veja a Parte V para mais detalhes).

Eles são usados quando a deformação do encaixe cantilever reto não pode ser projetada abaixo da deformação permitida para o material fornecido.

CONSIDERAÇÃO DO DESIGN DE AJUSTE SNAP

A junta instantânea lida com vários tipos de problemas comuns, como concentração de tensão, fluência e fadiga. Isto deve ser resolvido durante o projeto de uma junta. Para resolver esses problemas existem algumas diretrizes a serem seguidas durante a prática de projeto. A maior parte das juntas de encaixe é formada pelo material comumente usado, termoplástico. Sabemos que devido a arestas vivas ou cantos a falha comum é a concentração de tensões, para evitar esta falha temos uma solução para incorporar filetes da maneira desejada. Se as marcas de afundamento forem um problema, um raio menor poderá ser usado, mas poderá aumentar a tensão nesta área. A rigidez do plástico térmico pode ser melhorada adicionando fibra de vidro ou composto à resina base. A fluência ou, mais precisamente, o relaxamento da tensão, pode resultar em uma redução da força de retenção entre os dois componentes conectados pelo encaixe rápido. Para evitar a fluência, deve haver relaxamento na tensão e relaxamento na flexão. Para evitar falhas por fadiga, escolha um material que possa funcionar bem em fadiga. Este material pode ser escolhido comparando suas curvas S/N antes da aplicação da junta de encaixe. Reduzir esses problemas é um grande desafio considerando todos os parâmetros na forma desejada de uma junta de encaixe rápido.

DESENVOLVIMENTO DE JUNTA DE SNAP EM MODELO DE ELEMENTOS FINITOS

Um modelo de elemento finito bidimensional de uma trava de encaixe cônica foi desenvolvido para investigar vários fatores que influenciam a força de tração do encaixe de encaixe. O modelo foi gerado no software FEA ANSYS, que permite análise de contato não linear e conduz resultados para várias centenas de iterações facilmente. Foram feitas provisões para ajustar o ângulo de inclinação do encaixe de encaixe, tamanho da região de suporte da viga de encaixe e quantidade de conicidade da viga ou razão de conicidade. Uma vez que o comportamento de deflexão de uma viga de encaixe é principalmente bidimensional. Para resultados eficientes, é feita uma malha fina. Os nós na periferia externa desta região de esteira foram fixados por malha de borda. O coeficiente de atrito entre as duas superfícies de acoplamento também foi definido como um elemento constante do material. Uma região de suporte ao redor da base da viga de encaixe também foi incluída no modelo para capturar a influência da rigidez do suporte. As soluções são desenvolvidas movendo incrementalmente a superfície de contato de acoplamento verticalmente na direção y até que ocorra o descamamento total da superfície de captura da viga de encaixe. Execuções típicas em um computador pessoal de última geração exigiriam cerca de 200 a 500 iterações e levariam de 2 a 10 minutos.

CONCLUSÃO

Uma ampla pesquisa foi realizada no campo de design de junta de encaixe rápido em peças plásticas. Destes artigos, pode-se notar que o fator mais significativo que influencia a força de empurrar ou puxar de um encaixe rápido em balanço são a razão de conicidade do feixe de encaixe, ângulos de inclinação de captura e coeficiente de atrito entre a superfície de contato. Para otimizar o componente moldado de plástico utilizando encaixe rápido robusto, o software de análise de elementos finitos como o ANSYS desempenha um papel vital. Para estudos posteriores, esta abordagem pode ser expandida para analisar encaixes rápidos tridimensionais mais complexos sem fabricar o componente, seus protótipos podem ser feitos.