基于有限元技术汽轮机叶片数控加工参数选择

《基于有限元技术汽轮机叶片数控加工参数选择》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、圃固四嗟团哩仿一，毽囊ICADICAMICAEICAPP基于有限元技术的汽轮机叶片数控加工参数选择张李铁。王小旭(吉林工业职业技术学院化工机械系，吉林吉林1320l2)有限元分析软件0引言条件就是工件装夹方式在数控加工过程中对工件变形产叶片制造品质的优劣直接影响汽轮机整机性能⋯。由生的约束。由于不同的装夹方式会对铣削变形产生不同于汽机叶片自身存在着截面厚度不均匀、整体形状有扭的影响，本试验对被加工材料的装夹采用一夹一顶方式，转特征且型面较为复杂的特点，大幅度提高了加工难度，即一端为三爪卡盘，另一端为顶尖。在ANSYS软件设定同时加工精

2、度也不易保证[2]。边缘薄壁处的“让刀”现象材料的装夹约束条件如图2和图3所示。更难以避免，使零件尺寸偏离设计尺寸，造成加工尺寸超出公差尺寸。为了预测加工时变形是否会超过设定公差，并合理调整各切削用量以保证加工质量，有必要对叶片薄边进行受力变形分析。1建立力学模型本试验使用的是四刃硬质合金球头铣刀，铣削力计算公式为：l18”8’n。(1)由文献[3]可知在=0．05d，af=0．1～0．2mm条件下，有下列计算公式成立：=(0．8～0．9)；=(0．35~0．40)；(2)2．3施加栽荷并求解变形Fz=(0．75～0．80)F,。铣削

3、过程是一个动态连续过程，为了方便研究，将铣式中：R为沿机床轴的铣削分力，凡为沿机床y轴铣削力简化为一个集中载荷加载到每个位置，如图4所示削分力，为沿机床Z轴铣削分力。通过ANSYS分析软件计算出每个节点变形量，求解¨

4、在2叶片受力变形分析相同的铣削力作用下，叶片型面上变形量最大的位置，是按设计要求，本实验所用汽机叶片成品上下偏差均我们要寻找的最“薄弱”研究点。小于0．03mm方为合格。为了研究叶片加工过程中是否会出现超差现象，必须以叶片上最薄弱的点进行研究，即寻找变形量最大的点作为研究对象2．，模型导入与网格划分将叶片型面模型以STP

5、格式保存，通过数据传输接口在ANSYS软件中打开，在叶片型面长度方向上40等分划分网格，最后完成的网格单元本文取叶片薄边最边缘的一排网格节点为研究对如图1所示。象，初步将工艺参数=0．4mm．af=0．18nlnl，q，=2mill，dI=2．2施加约束条件8mm，n,=2000rhnin，Vt=700mm／min，代入式(1)、式(2)得设定材料属性后需正确地施加约束条件，所谓约束到E=9．75N，=8．78N，F3．90N，Fz=7．80N，通过软件180}机械工程师2014年第12期圃固四嗟匾殛仿囊，建壤ICADICAMICAE

6、ICAPP分析各变形量以叶片顶端第一个网格节点为始点，将上据图分析得出，随着进给速度的增加，变形量随之增述计算好的分力分别施加在各节点上，得到变形量曲线加。进给速度选择800mm／min时较合适，此时变形量为如图5所爪，从曲线图中可以看出第四点变形量最大，为0．0295mm，符合要求。0．0285nlll，罔6为陔点变形云图。3．2主轴转速n，的选择主轴转速的不同产生的铣削力也不同，保持a,=--0．4IllIll，aFO．18mm，02mm不变，转速从2000r／min到3000r／min，对应产生的铣削力如表2所示。表2主轴转速与

7、铣削力对应参数表根据式(2)计算出各转速产生的分力R、凡、，在ANSYS软件中计算出各转速对应产生的变形量，对应关系如图8所示。可见，随着转速的增加变形量减小，结合设备特点，加工材料特点，装夹情况，选择主轴转速3000r／min。3叶片铣削加工参数优化以参数=0．4I13In，m=O．18mln，ap=2mrll，／／,I=2000r／min计算¨{加1『I1片时，以最“薄弱”的第四网格节点为研究3．3铣削深度ar，的选择对象，应片】ANSYS软件进行分析，找出参数变化与产生铣削深度对加I变形也有影响，保持其他参数不变，变形量的辑I对

8、关系，最终达到优化参数的目的。将铣削深度从2．5mm变化到0．1mm对应产生的铣削力3．，进给速度V的选择如表3所示。不同的进给速度会产生不同的铣削力[s，保持其它参表3铣削深度与铣削力对应参数表数变．根据经验选取不同的进给速度及其产生的铣削：：：!：：：!力如表l所爪。F,／N12．199．757．314．862．440．49表1进给速度与铣削力对应参数表计算出各铣削深度产生的分力、、，在ANSYS软件中计算出各铣削深度对应产生的变形量，对应关系如图9所示。可见，叶片加工变形量与铣削深度成正比关系，半精加工过程中，铣削深度‰≤2mH

9、I，所以产根据式(2)汁算H{各进给速度产生的分力、、生变形不会超过公差±0．03mm。，住ANSYS软件巾计算出各进给速度对应的变形量，对应关系盘【】7所爪、，4结论本文以汽轮机高速转子叶片的加l丁参数确定过程为机械工