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《基于ANSYS的內(nèi)冷刀具流熱固耦合分析(上).pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、試驗研究現(xiàn)代制造工程(M0demM肌u￡眥turingEn百neering)2016年第6期基于ANSYS的內(nèi)冷刀具流熱固耦合分析(上)+杜宏益1，何林1，趙先鋒1，杜紅星2，陳宗毅1，賈德碩1(1貴州大學機械工程學院，貴陽550025；2河南中鴻集團煤化有限公司，平頂山467045)摘要：針對設計的21種內(nèi)冷刀具結(jié)構(gòu)，使用ANsYs軟件進行流熱固耦合分析，根據(jù)刀具最大等效應力滿足強度要求、刀具最高溫度最低的原則，分析得出優(yōu)選模型；并對此采用不同的冷卻參數(shù)進行冷卻性能分析。關鍵詞：內(nèi)冷刀具；ANsYs；流熱固耦合分析；刀具最大等效應力；刀具
2、最高溫度中圖分類號：TP391．7文獻標志碼：A文章編號：167l_3133(2016)06—0013—04DOI：10．16731“．cnki．1671—3133．2016．06，004FlIlid-thermal·structurecouplinganmysisof岫ercondeIlsingtoolbasedonANSYSDuHongyil，HeLinl，Zha0Xianfen91，DuHong)【in92，ChenZongyil，JiaDeshu01(1CollegeofMechanicalEngineeringGuizhouuni
3、versity，Guiyang550025，China；2HenanZhonghongGmupCoalChemicalCo．Ltd．，Pingdingshan467045，Henan，China)Abstmct：2lstⅢcturemodelsofinnercondensingt001aredesigned，andnuid-山e皿al—structurecoupling卸alysjsaboutthembasedonANSYSiscarriedout，accordingto山ema)【imumequivalentstresssatisfyin
4、gthestren昏hrequi珊entandthelowesthigh-esttemperatureof塒，aflalysisobtainedoptiIIlizationmodel；thecoolingpe而冊粕ceanalysisaboutitisc刪edoutunderdi艉r-entcoolingp眥meteIsconditions．Keywords：innercondensingt00l；ANSYS；nuid—the珊al-s咖cturecouplinganalysis；thema“mumequivalentstressoftoo
5、l；thehighesttemperatureoftool0引言隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，高效加工技術(shù)已經(jīng)成為機械制造技術(shù)的重要發(fā)展方向，但對高強度鋼等難加工材料，如42CrMo的高效加工，切削溫度高是制約其加工效率的關鍵因素，對此高效冷卻技術(shù)顯得尤為重要。近年來，很多學者嘗試從各方面對刀具切削模型進行仿真分析，以尋求最為有效的冷卻途徑。其中，應用Fluent軟件對普通刀具和內(nèi)冷刀具切削模型進行流場分析，以優(yōu)化其冷卻參數(shù)¨1；應用ANsYs穩(wěn)態(tài)熱分析模塊steady—statethemal對熱管刀具進行溫度場分析，以研究其冷卻性能。2o；應用
6、ANsYs結(jié)構(gòu)分析模塊staticstructural對車刀進行強度分析計算，可有效預見和指導現(xiàn)實切削實驗p圳；對于刀體中帶有+國家自然科學基金資助項目(51265005)冷卻通道的新型自冷卻車刀，用于旋風切削螺紋時，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都有所提高∞J。這些，有的應用于切削實驗研究，有的只是應用ANsYS中的單一模塊對具體物理場進行仿真分析，而對切削加工中多場耦合問題有待進一步研究。本文基于ANSYS的流熱固耦合分析，以研究內(nèi)冷刀具的冷卻性能。1刀具熱固耦合邊界條件的確定及分析1．1確定刀具傳熱邊界及切削力選取55。菱形硬質(zhì)合金刀片，其物性參
7、數(shù)如表1所示，后角％=60、刀尖半徑o=0．4mm、前角7=90、刃傾角A。=一7。、刀片厚為6．35mm、主偏角I
8、}，=93。，選取加工工藝參數(shù)：工件轉(zhuǎn)速n=600r／min、切削深度口。=1．5mm、進給量廠=0．3mm，加工直徑為咖90mm、132016年第6期現(xiàn)代制造工程(M0demManufacturingEngineering)硬度為314HB的42CrMo材料。使用，I'hirdWaveAd—vantEdge切削軟件進行三維干切削仿真，根據(jù)M．C．Shaw切削溫度理論㈨，進行刀具傳熱邊界分析，得到流人刀具前刀面上刀屑接觸區(qū)的
9、熱流密度g=48．057W／mm2，刀片暴露表面與空氣的換熱系數(shù)取10。W／(mm2·K)，刀片與刀體接觸面間換熱系數(shù)取2．5×10。W／(mm2·K)；刀具所受的主切削力為23
