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    アルミ油圧マニホールドブロックは良いのか？AM技術で自由な設計が可能に

    アルミ油圧マニホールドブロックの製造は、場合によっては軽量という利点がありますが、耐摩耗性がないという欠点もあります。積層造形（AM）技術は、マニホールドの設計と製造に理想的な内部形状や流路を作り出すことができます。

    レニショーでは、お客様と協力して、積層造形技術を使用して現在の油圧マニホールドを再設計しました。コンポーネントの堅牢性を損なうことなく、重量を最小限に抑えることができました。積層造形は設計の自由度が高いため、設計者はこれを活用して流路効率を向上させることができます。

    従来の油圧マニホールドの製造方法

    伝統的にアルミニウム製油圧マニホールド・ブロックの製造は、アルミニウムまたはステンレス鋼のブランクを必要な寸法に切断・加工することから始まり、次に流体の流路を形成するための穴をあける。穴あけが複雑なため、特殊な工具が使われることも多い。また、流体をシステムに適切に通すため、流路内にプラグが必要です。

    製造工程に内在する制限により、隣接する流路の間に急激なコーナーが形成され、その結果、流体の流れが悪くなったり、滞ったりすることがある。

    アルミ油圧マニホールドブロック

    オリジナル油圧マニホールド

    アルミニウム 油圧マニホールドブロック は耐摩耗性に劣り、落下した粒子が流路表面を傷つけ、摩耗を増大させる。このため、ステンレス製マニホールドの使用が望ましい場合もある。しかし、ステンレ ス鋼はアルミニウム合金よりも高密度で硬く、重量と 加工コストが大幅に高くなる。

    油圧マニホールドの設計と製造にAMを使用する利点

    • 最適化された流路により、より効率的なコンポーネント機能を実現
    • 設計プロセスを支援するために数値流体力学（CFD）手法を十分に活用する能力
    • 備品の必要性が減少
    • 取り外し可能なサポート構造の必要性を合理化
    • 大幅な軽量化
    • モジュールの取り外しが不要
    • 設計の自由度が高く、マニホールドの大幅な小型化が可能

    顧客にとっての直接的なメリット

    • 最大79％の質量削減
    • 欠陥の少ない一体構造
    • 設計と開発の反復を加速
    • 既存の設計との完全な互換性
    • 60%フロー効率向上

    積層造形のための再設計 - 設計範囲

    コンポーネントを再設計する過程で、クライアントから多くの設計要件や機能要件が出され、それを考慮する必要があった。

    幾何学図形

    • 定義された接続ポート
    • 流路の内径
    • 流路の肉厚
    • 固定ポジションとインターフェイス

    機能

    顧客の主な要求は、剛性と機能性を維持したまま部品の重量を減らすことでした。しかし、アルミニウム製油圧マニホールド・ブロックでは、設計者は部品の重量を減らす一方で剛性を下げることでこれを達成し、スチール製油圧マニホールド・ブロックでは、剛性を上げる一方で重量を増やすことでこれを達成しました。

    最初の設計反復

    彼らは、油圧マニホールド機能を提供するために必要な流路に部品を分解した。CADソフトを使い、元のクロスドリル設計の流路を抽出し、不要なドリル部分を取り除き、必要な配管ネットワークだけを残した。

    その後、各油圧ラインは削減され、簡素化された。エンジニアは、CFD解析によって流体の流れが悪く淀んでいる箇所を特定した後、流路の最適化を実施した。

    この場合、エンジニアは、顧客から提供された仕様に従って肉厚を生成し、CFD解析中に測定された圧力値に基づいて有限要素解析（FEA）応力モデルを使用することで実現できます。

    最後に、効率的な自立構造を作るため、CAD形状に恒久的な支持構造を設計し、追加した。

    最初の設計の繰り返しにより、マニホールド容積は52%減少し、流量効率は60%増加した。

    第2世代の設計反復

    当初のマニホールド設計者は、複数のユニットを直列に取り付けたモジュールでの使用を意図していた。オペレータは、整備のために個々の油圧マニホールドをシーケンスから取り外す必要があることがあり、そのため、ねじ式の「モジュール取り外し」アクセスが必要となった。

    最初の反復の後、付加的に製造された形状により、エンジニアは工具なしでマニホールドを手動で取り外すことができるようになり、モジュール取り外しチャンネルが不要になった。

    設計の最初のイテレーションは、オリジナルのソリッド・ブロックよりもはるかに小さかったため、イテレーション1がその後の機械加工で曲がったり、ねじれ変形したり、振動したりすることが懸念された。この懸念は杞憂に終わった。2回目の設計の繰り返しにより、最終的なマニホールドの体積は元のマニホールドのわずか21%となり、マニホールドの剛性はさらに向上しました。

    マニホールドの体積が大幅に削減されたことで、より適切な316Lステンレス鋼を反復2の製造に使用することができました。2回目の設計反復の後、エンジニアはより高密度の材料で機械加工を行うことで、マニホールドの正味重量を37%削減しました。

    結果の概要

    設計段階材料体積(cm³)数量
    オリジナル アルミ油圧マニホールドブロックアルミニウム960025.6
    積層造形の最初の設計反復アルミニウム4650(-52%)12.3
    積層造形二次設計反復316Lステンレス鋼2040(-79%)11.3

     

    もちろん、周易制御技術有限公司は、油圧バルブマニホールドのビジネスを専門とし、あなたはすることができます。 お問い合わせ 油圧マニホールドのカスタマイズ

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