基于ANSYS的内冷刀具流热固耦合分析(下).pdf

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1、试验研究现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2016年第7期基于ANSYS的内冷刀具流热固耦合分析(下)+杜宏益1，何林1，赵先锋1，杜红星2，陈宗毅1，贾德硕1(1贵州大学机械工程学院，贵阳550025；2河南中鸿集团煤化有限公司，平顶山467045)中图分类号：TP391．7文献标志码：A文章编号：167lql33(2016)07—0022珈2DOI：10．16731／j．cnki．1671—3133．2016．07．005同上所述，采用ANSYS进行流热固耦合分析，得到各内冷刀具模型的最高温度如图14所示，最大等效应力如图15所示。图12内冷刀具

2、模型4仿真等效应力(MPa)图13改进型内冷刀具冷却孔位置10_-芝剖9赡碴鉴8R7a图14bCdefgh1进13I下各内冷刀具模型进口I下各内冷刀具仿真温度+国家自然科学基金资助项目(51265005)2262abCdefgh进13I下各内冷刀具模型图15进口I下各内冷刀具仿真最大等效应力分析图14时发现，出15位置越远离主切削刃，降温效果越差，而刀具最大等效应力越小，可其中模型a、b、d和e的等效应力超出硬质合金强度极限要求，为不合理结构设计，且在其余模型中，模型g的刀具最高温度最低为789．77℃，但高于模型4刀具最高温度，因此，模型4的冷却效果最好。3冷却参数对比分析在不同温度、不

3、同进口流速秽．的冷却条件下，对刀具模型4加载上述边界条件，进行流热固耦合分析，得到各刀具模型的最高温度如图16所示、最大等效应力如图17所示。分析图16时发现，随着乳液温度的降低、流速的增大，刀具温度呈减小趋势；且在同一进口速度下，乳液温度每减小10。C，刀具仿真最高温度对应减少10。(2；而在同一温度下，乳液流速由2m／s递增至4m／s过程中，刀具仿真最高温度变化很小，由4m／s递增至6m／s过程中，刀具仿真最高温度对应减少5。C左右。分析图17时发现，随着乳液流速的增大，刀具等效应订山苫＼{O_【×式型蓑涉≮堪斌R杜宏益，等：基于ANSYS的内冷刀具流热固耦合分析2016年第7期力大致

4、呈减小趋势；并在同一进口速度下，乳液温度由20。C降至0℃过程中，刀具仿真最大等效应力相应有所增大，但还满足强度极限要求；而在同一温度下，乳液流速由2m／s递增至6m／s过程中，刀具仿真最大等效应力相应有所减少，但不同温度下的等效应力减少快慢程度各异，因此，相比之下，此种乳液流速取6m／s、温度取0℃时，刀具最高温度最低，为646．01℃，其最大等效应力为2848．4MPa，此时该内冷刀具的冷却效果相对较好，且在该条件下，模型4的温度场和应力场分别如图18、图19所示。9＼婪赠键珂荽琼R内冷刀具进13流速／(1"1"1．S1)图16不同冷却参数下刀具仿真温度O，{0C10℃■≮芝／＼：I／

5、_内冷刀具进13流速／(m·S1)图17不同冷却参数下刀具仿真最大等效应力图18优选参数下模型4仿真温度(℃)图19优选参数下模型4仿真等效应力(MPa)得到模型4的最大等效应力最小，冷却效果最好，刀具温度降低了37．186％。针对优选内冷刀具模型4，采用不同冷却参数进行耦合分析，发现在乳液流速为6m／s、温度为o℃时，刀具最高温度为646．01℃，其最大等效应力为2848．4MPa，此时该内冷刀具的冷却效果最好。此方法下，可针对其他刀具模型并在其他冷却参数下进一步分析。参考文献：[1]邹林涛．低温MQL流体动力学分析及冷却润滑性能研究[D]．山东：山东大学，2013．f2]吴泽．微织构自

6、润滑与振荡热管自冷却双重效用的干切削刀具的研究[D]．山东：山东大学，2013．[3]吕绪忠，何宁，吴戈．基于uG的三维参数化曲面车刀建模及ANSYS强度分析[J]．机械工程师，2014(2)：85—87．『4]SAMPaulP，AJAYVasanthX，VARADARAJANAS．Studyont}leInluenceofElectromagneticPropertiesofSmartFluidonToolVibration．EnergyEfficientTechnologiesforSustainability(ICEETS)，2013InternationalConferenceOn

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