電火花工作臺的應(yīng)力變形分析和研究

梁小丹

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司 質(zhì)檢中心，哈爾濱 150046）

0 引言

由于加工要求，需要一種大型的電火花加工設(shè)備，且可以分度，因此需要配備一種回轉(zhuǎn)工作臺，鑄造廠商根據(jù)要求設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)的工作臺。為了預(yù)知其變形，了解工作臺對加工工件的影響程度，對工作臺做了有限元分析。

1 觀察其結(jié)構(gòu)和尺寸分析

圖1 工作臺

工作臺基本尺寸如圖1所示，直徑為 1 800 mm，厚度為170 mm，自重約為2.4t。內(nèi)部筋板分為2圈布置，第1圈為8根筋板，第2圈為16根筋板。上面板厚度為45mm，并開有8條T型槽。

考慮與下端機(jī)床分度臺機(jī)構(gòu)相連接的特點(diǎn)，確定連接形式和尺寸。工作臺上表面為工作平面，下表面為與分度臺連接平面。由于下表面為小面積接觸，整個(gè)工作臺為回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的懸臂梁。連接結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 連接結(jié)構(gòu)

為了確定整個(gè)工作臺的結(jié)構(gòu)是否符合所需的承載能力，利用ANSYS對工作臺進(jìn)行受力分析，觀察分析其變形。按要求工作臺額定承載能力為5t。

2 利用Siemens NX8.0建立三維數(shù)模

打開Simens NX8.0，選擇零件建模模塊，以XY平面為基準(zhǔn)平面，以坐標(biāo)系原點(diǎn)為回轉(zhuǎn)中心，按1∶1比例建立回轉(zhuǎn)工作臺的三維數(shù)模，將模型轉(zhuǎn)化為通用格式并導(dǎo)出。

3 應(yīng)用ANSYS進(jìn)行變形分析

首先應(yīng)用Siemens NX8.0創(chuàng)建工作臺的三維模型，并另存為ANSYS可打開的任意一種實(shí)體格式。打開ANSYS15.0進(jìn)入界面，定義Title名稱和Jobname名稱，并保存。點(diǎn)選File->Import導(dǎo)入工作臺三維模型。

選擇單元體類型為Solid Tet 4 node 285。設(shè)定材料系數(shù)，彈性模量為E=1.8×105MPa，泊松比為0.28。劃分網(wǎng)格選取整個(gè)體，其余默認(rèn)設(shè)置，如圖3、圖4。

圖3

圖4

對其施加約束，選取底部與分度臺連接的環(huán)形平面為固定約束。上表面四周邊緣處施加50 kN的載荷，然后進(jìn)行后處理Solve→Current LS觀察計(jì)算結(jié)果，如圖5、圖6。

圖5

圖6

可見受力后的工作臺四周變形量最大為12 mm，變形量比較大。按此結(jié)構(gòu)的工作臺，如果將工件放置在工作臺邊緣裝夾會有很大的誤差。越近中心，變形量越小。

4 處理方式

與鑄造廠商共同協(xié)商，重新設(shè)計(jì)工作臺結(jié)構(gòu)，采用預(yù)變形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)加強(qiáng)筋板數(shù)量和筋板的布置方式，增大鑄造圓角。

5結(jié)語

綜上分析，應(yīng)用ANSYS選取適當(dāng)?shù)膯卧愋秃图s束方式進(jìn)行求解，對工作臺的變形量進(jìn)行分析，合理地解決了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理帶來的變形問題，節(jié)約了成本，避免了重大事故的發(fā)生和生產(chǎn)周期的浪費(fèi)。

［1］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008，3.

［2］ 汪玉林.汽輪機(jī)辭典［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［3］ 趙常興.汽輪機(jī)組技術(shù)手冊［M］.北京：中國電力出版社，2013.