基于ANSYS的离心泵扭曲叶片加工变形优化研究.pdf

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1、1匐似基于ANSYS的离心泵扭曲叶片加工变形优化研究StudyonoptimizationofcentrifugalpumptwistedblademachiningdeformationbasedonANSYS蔡文辉CAIWen．hui(东北电力大学机械工程学院，吉林132012)摘要：本文研究介绍了ANSYS模拟分析扭曲叶片的接触加工问题，通过分析得出离心泵大扭曲叶片加工时的变形和位移。研究分析了切削参数对变形的影响，通过优化切削参数减小对薄壁叶片的加工变形问题。并通过实验加工得到了理想的加工效果，为以后变截面的扭曲复杂叶片加工提高

2、了很好的参考意义。关键词：接触分析；加工变形分析；优化加工参数中图分类号：TH164文献标识码：A文章编号：1009-0134(2014)02(上)-0059—02Doi：10．3969／J．Issn．1009-0134．2014．02(上)．160引言1有限元加工变形分析对于加工变形问题的分析，线性静力分析是工将要加工的叶片CAD模型和刀具的模型保存程中常用的分析方法。该方法常常应用于求解静力为SAT格式导入到ANSYS中。需要注意的是，在载荷下结构的应力变形和位移。静力分析包括线性模型导入时要最好保证两个模型有着相同的坐标的分析和非

3、线性的分析。一般在分析加工中工件的参考系，这样在定义叶片约束和刀具运动约束时变形通常是通过施加静力载荷来分析工件上某一个能保证一致。特定位置的变形。此方式计算简单方便常常被工程1．1定义单元类型并划分网格中应用，但很难预测真实的加工问题，不能考虑到本文的分析类型是属于三维的应力应变分摩擦及其切削参数变化对加工的影响u。析，选择十节点四面体实体结构单元Solid—Tet本文研究采用ANSYS~]E线性的接触分析离心10Nonde92单元。在进行惯性力的非线性分析时泵扭曲叶片的加工问题。分析刀具在加工叶片时的和静力分析一样必须要定要两个不同

4、实体的材料变形问题，通过分析能预测真实加工时的变形量，为类型，即弹性刚度与密度口】。指导切削参数提供了依据。既能弥补静力分析的不从菜单中选择MateriaModel命令，打开定义足，也能有较好的效果，节省计算时间J。针对扭曲材料属性菜单。刀具的材料设置为合金钢，其弹叶片本文分析以单个离心泵叶片的四轴加工分析为性模型为2．06×lO¨，泊松比设置为0．3；叶片在例，通过分析得到叶片在加工变形量，通过优化加实验阶段采用的是硬质PVC材料，其弹性模量为工参数达到提高数控加工质量的目的。运用PRO／E2．4l×l0，泊松比为0．86。设置完材料

5、后对两个实建立加工三维模型，如图1、图2所示，叶片左端固体分别进行网格划分。定在机床上绕z轴旋转，刀具沿叶片流线方向加工。1．2定义接触单元本例的接触类型为面与面的接触，打开ANSYS的ContactMananger对话框按照向导选择接触单元，首先选择刚性接触单元体，选择刀具的头部为刚性接触面，选择叶片要加工的表面为目标面，如图3所示。1．3设置约束和求解图1叶片和加工刀具图2叶片和加工的建立好有限元模型和接触对后，下面就需要三维模型网格划分定义分析的类型和施加边界条件和载荷。本例中收稿日期：2013-09-09作者简介：蔡文辉(198

6、0一)，男，硕士研究生，主要从事数控技术的研究。第36卷第2期2014-02(上)【59】务llI5变形，更能准确的预测加工时变形，有效的指导造业自动化，2000，(2)：1-5．了加工参数的确定和准确性。数字化的优化与分【2】《金属切削理论与实践》编委会．金属切削理论与实践(中册)【M】．北京：北京出版社．1985．380—410．析手段为今后流体类机械的加工提供了更有效的[3】ANSYS12．0机械设计高级应用教程(第二版)[M】．北手段。京机械工业出版社，2009．参考文献：【4】数控加工工艺【M】．北京：机械工业出版社，2001

7、．【5】陈汉军，廖文，周儒荣．四坐标数控加工原理及算法研究[1】张伯明．数字化制造是先进制造技术的核心[J]．北京：制[J】．工程图学学报，1996(1)：1-3．矗‘童‘矗‘盘‘{重‘'I出‘．出童‘出．．

8、重‘．出．蠡‘蠡‘●岛‘．

9、重‘一I曩l‘，'

10、重●'I蠡‘'I重●{盘‘蠡●{重‘岛‘．I重‘【上接第47页】O口来控制。在本系统中，定义了P1．0一P1_3为步进转速。电机A、B、C、D相的控制端口。4结束语C：sbitAI=P1，、O；／／定义单片机上步进电机A本文设计并实现了一种基于Android平台的步相控制I／O口进电

11、机远程控制系统，介绍了系统的硬件组成与sbitBI=P11；／／定义单片机上步进电机B相控软件开发。系统采用基于Android平台的智能手机制I／O口或者平板电脑作为客户端，用户可以通过Wifi，sbitC