圆环内圆磨削的热变形有限元仿真

本文运用热弹性力学原理,结合圆环内孔磨削的实际情况,进行合理的简化和假设之后,建立了圆环内孔磨削的热力学数学模型,利用有限元分析软件ANSYS,对热传递过程和热变形过程进行了仿真,得到了磨削工件的温度场分布云图和热变形情况,进而分析了磨削过程中磨削圆环的温度分布及热变形误差。模拟结果较真实地反映了圆环内孔磨削热状况,为解决圆环内孔磨削表面热损伤和热变形等问题提供了依据。     

圆环内圆磨削的热变形误差研究

运用热弹性和热塑性原理 ,在定常温度场的模型下推导出了圆环内孔磨削时的热变形和热变形误差计算式 ,包括内孔的热变形和达到塑性状态以后的残余变形计算式。给出了一些圆环热变形的特性曲线。对理论分析进行了实验验证 ,二者吻合较好。说明该模型可用于内孔磨削工艺的热变形误差计算 ,并且计算方法和有限元等方法相比要简单得多     

圆环内孔磨削温度场的有限元仿真

运用传热学原理,结合圆环内孔磨削实际情况,并进行合理的简化和假设,建立了圆环内孔磨削的热传导数学模型,利用有限元分析软件ANSYS,对热传递过程进行了仿真,得出了工件内部温度场分布云图,进而分析了磨削过程中温度的分布及变化情况.模拟结果较真实的反映了圆环内孔磨削热状况,为解决圆环内孔磨削表面热损伤和热变形等问题提供了依据.     

内圆磨削过程的有限元数值模拟

针对现有磨削零件的热损伤,以圆环内圆磨削为例,基于有限元分析方法,采用命令流方式建立了圆环传热的二维有限元分析模型,对磨削温度场、热变形过程进行了模拟仿真。计算结果得到工件的温度场基本上呈环状分布,周向基本均匀,磨削内圆进入了垫}生状态,磨削内圆时的热变形基本是对称的。分析结果合理可行,为实际切削奠定理论基础。     

磨削内孔通用可调夹具

图1所示为盘类典型零件,需磨削以外圆及端面为定位基准的内孔,直径D_0=25～45mm,内孔与外圆的同轴度0.02mm,与端面的垂直度为0.018mm,内孔公差带代号H7。为了减少专用磨削内孔夹具,缩短生产准备周期,在零件分类编组的基础上,将可换元件(电磁块)进行标准化、系列化、通用化,设计制造了如图2所示的磨削内孔通用可调夹具。经长期生产实践证明磨削内孔夹紧可靠,定位准确,经济效益显著。     

新型胀圈式可拆卸工艺堵

文中介绍了一种磨削用涨圈式工艺堵,该工艺堵利用胀圈的内圆锥面相对外圆锥面的运动,使胀圈外圆被胀大,胀圈外圆与工件内孔紧紧贴合在一起,实现工艺堵的夹紧.该种工艺堵避免了因过盈产生的内孔变形,提高了外圆的加工精度.     

一种外圆磨床磨内孔自动定心夹具

我厂经常批量磨削小型标准主轴、接杆类工件。图 1为一种常用主轴的示意图,技术要求中有一条是 36内孔配芯棒测量对 30± 0.007档外圆的跳动,距离端面 10mm处检查允差为 0.01mm,在 150mm处检查允差为 0.04mm。以前磨削加工是先以一端中心孔和另一端孔角定位,磨削两档 Ra0.8外圆至尺寸。然后三爪夹紧 30± 0.007档外圆, 50档搭中心架,校两档 Ra0.8外圆及其侧母线与上母线至要求后,锁紧中心架,磨削内孔 36至尺寸。由于此种磨削方法,使用三爪夹紧定位,校正难度大,时间长,磨削后 36内孔对 30± 0.007档外圆的跳动常…     

磨铰刀接桿内孔的改进

镗床绞刀接杆的外圆和内孔都要经过磨削加工,因同心度要求都在0.005公厘以上。过去采用的加工方法是,先用顶尖顶着磨外圆,然后再用四爪卡盘、中心架,以千分表找正外圆的方法来磨内孔。这样不但生产效率低,而且磨削质量也不高。针对这种情况,我厂王文等同志进行了研究,提出了改进磨内孔的定位方法和采用夹紧工具的建议。     

弹性薄壁夹盘

弹性薄壁夹盤,是利用夹盤本身薄壁部分的弹性变形来将工件夹紧。通常用在精车或磨削各种大直径的环状另件的内孔、外圆、和端面的时候。这种夹盤能保证工件达到较高的同心准确度,并且在夹紧薄壁形状的工件时,工件也不易产生变形。按照弹性薄壁夹盤的形状,可以分为爪式弹性夹盤和盆式弹性夹盤两种。     

圆环内孔磨削的热应力分析

本文运用热弹性和热塑性理论，推导出了磨削圆环内孔状态下的热应力计算式，给出了弹塑性分界半径的确定办法。为磨削圆环热变形及其加工误差的计算奠定了基础。     

Thermal deformation simulation for an internal grinding cirque by finite element method

An implicit finite-element code is employed to study the internal grinding process of carbon steel Q235 cirque, and its temperature field and thermal deformation are obtained. The method of thermal load calculation is proposed, a 2D finite element model is developed, and analysis steps are introduced. The diameter of the cirque is 150 mm and that of the inner hole is 56.24 mm. By adopting the clamps of surface locating and three-jaw chuck, it is found that, during the grinding process, the workpiece is in an elastic–plastic state, far from thermal-softening state. The thermal deformation of the ground cirque is basically symmetrical in a diamond shape, but the deformations of the inner circle and the outer circle are not uniform, and the inner circle thermal deformation may be negative or positive. Such different thermal displacements will produce shape error and dimension error in the inner hole. Through comparison of the two clamping modes, it is found that the precision of the surface locating is better than the three-jaw chuck. The symmetrical property of the thermal deformation of the cirque and the comparison of two clamping modes indicate that the computation is valid.     

YVO4-Nd:YVO4复合晶体热效应研究

在全固态激光器中使用了复合结构的激光晶体,通过端面泵浦复合晶体工作特点分析,提出了矩形截面复合晶体热分析模型。在热模型中,考虑了复合晶体具有轴向加热、周边恒温,耦合后的泵浦光束具有高斯分布的特点。利用热传导方程,得出了YVO₄-Nd:YVO₄复合晶体内部温度场及端面热形变的一般解析表达式。研究结果表明,若用输出功率为20 W的激光二极管端面泵浦YVO₄-Nd:YVO₄复合晶体(其中复合晶体中YVO₄晶体长为2 mm,Nd:YVO₄晶体长为6 mm,钕离子掺杂质量分数为0.5%),泵浦光斑为0.2 mm时,复合晶体内最大温升为324.5 ℃,泵浦端面具有3.61 mm的热形变量。在相同泵浦条件下,采用复合晶体替代Nd:YVO₄晶体,可将其最大温升降低23.4%,这对于消弱激光晶体热效应的影响,解决激光二极管端面泵浦激光晶体引起的非均匀温升以及热折裂问题,提高激光器性能有着重要的意义。     

上海65m射电望远镜非均匀温度场及其效应

在最不利气候条件下（7月15日）研究了上海65 m射电望远镜的非均匀温度场及其效应,以掌握其主反射面面型精度在不同风速下受非均匀温度场的影响规律。研究了考虑构件尺寸效应的空气对流、天空辐射以及地面辐射等温度场关键影响因素的计算方法,并建立了温度场分析的有限元模型;对3种典型风速下的非均匀温度场进行分析,并将所得到的非均匀温度场施加到主反射面上,研究了不同风速下反射面精度受非均匀温度场的影响规律,即各节点实际坐标拟合抛物面误差均方根（RMS）随时间的变化规律。结果表明：在年平均风速3.2 m/s条件下,射电望远镜结构的RMS最大值为0.44 mm。当风速由1.0 m/s增大到10.0 m/s时,RMS最大值由0.56 mm减小到0.35 mm,且风速越大非均匀温度场对反射面精度的影响越小。该研究成果可为此类望远镜结构的温度场监测、传感器布设、以及热变形控制措施的选取提供参考信息。     

止推滑动轴承的温度场和热变形分析

通过对止推滑动轴承的传热学、摩擦学研究，建立了该轴承相应的稳态温度场和热变形的三维热分析有限元模型，并运用ANSYS分析了轴承处于热平衡状态时的温升和热变形。研究结果表明，对于井下用止推滑动轴承，由于其摩擦产生的热量很大，在地面常温下设计时应考虑到热变形对轴承间隙的影响。     

基于COMSOL的滑阀流固耦合共轭传热仿真研究

液压滑阀在工作过程中常常因黏性加热而出现阀芯热卡紧现象,基于流固耦合共轭传热方法,运用COMSOL软件对滑阀内的热-流-固多物理耦合场进行数值计算。结果表明:高温主要集中在速度梯度较大的区域以及受高速油液冲刷的节流槽壁面,由此产生的阀芯节流槽区域径向不均匀环状凸起变形可能直接导致阀芯卡紧;阀芯最大径向热变形量可达1.31 μm,位于节流槽矩形工作边处;黏温特性对滑阀内的黏性加热效应具有消极的影响,含气泡油液却与此相反,导热率与温度的线性关系对滑阀阀芯径向热变形也具有消极的影响;考虑以上因素并不改变滑阀内的温度场分布与热变形特征,而是使计算结果更加符合实际工况。     

Thermal reliability research on entire roller-embedded shapemeter roll

The reversible cold-strip flatness was detected by an entire roller-embedded shapemeter roll. During detection, the contact condition of the interference fit surface (between the top surface of the framework and the inner hole surface of the roll body) changes with increasing thermal deformation. This, in turn, affects the thermal reliability of the roll. Temperature field and thermal deformation models of the shapemeter roll were established based on heat transfer and thermal elasticity theory; the temperature difference, thermal displacement difference, and the interference fit value associated with the interference fit surfaces were derived from these models. A seven-pass cold reversible rolling process in a 1050 cold rolling mill was experimentally and theoretically analyzed. These analyses revealed that the temperature difference between the interference fit surfaces is largest (maximum value 20 °C) during the third rolling pass and normal functioning of the shapemeter roll is prevented. This occurred only in the third rolling pass. An optimal design model of the initial interference fit value was developed to ensure contact between the interference fit surfaces. The optimum results showed that an initial interference fit value of 0.06 mm yields a maximum temperature difference of only 5 °C in the third rolling pass. More importantly, the shapemeter roll functions normally and its thermal reliability is improved.     

薄环精密件的高精度、高效率的端面磨削

薄环精密件的高精度磨削一直是磨削领域中重要的研究内容,薄环零件的刚性差,而且热容量小,磨削热量又比较大,极易造成较大的变形.文中介绍了该类零件加工中一种行之有效的解决方案--柔性装夹.该柔性装夹工装是一件普通的外圆磨削心轴,在心轴根部的凹槽中放置了圆环状的弹性材料,用以衬紧工件,并提供工件旋转的驱动.通过该柔性装夹方式,在外圆磨床上实现了薄壁件端面的线性磨削,很好地降低了磨削热量的产生,充分冷却还提高了散热效果.某薄壁件的直径/厚度接近18,厚度4±0.01.在该磨削实例中,常规磨削的加工时间约为180分钟/件,合格率60%,而柔性装夹的加工时间约为12分钟/件,合格率98%,取得了非常不俗的实际磨削效果.     

基于加工误差及装配变形的滚轮配合尺寸设计

针对某柴油机样机台架考核试验过程中出现的滚轮运动卡滞现象,从装配工艺和零件加工误差两方面着手,利用有限元软件ANSYS的结构、热分析功能,进行冷装配及温差法装配工艺引起滚轮销变形量的计算,同时考虑各零件配合部位的形位公差及加工误差.经综合对比分析,提出了滚轮销变形是导致滚轮运动卡滞的根本原因,调整零件配合部位的设计尺寸及公差可以解决滚轮运动卡滞的问题,而选用温差法装配工艺对减小滚轮销变形效果明显.     

废热锅炉下管箱与其内衬刚玉变形协调分析及优化

采用有限元分析软件ANSYSY对"浴缸式"急冷废热锅炉下管箱及其内衬刚玉的温度分布和热变形进行了数值模拟研究,通过模拟得出了废热锅炉下管箱壳体与其内衬有4 mm左右的热变形间隙,这对刚玉开裂与下管箱的温度场都有较大影响。针对该设备运行过程中存在内衬开裂、筒体温度过高、法兰密封失效的问题,提出了对下管箱筒体增设加强圈、下管箱内衬刚玉分块和在托板与刚玉之间预留热变形间隙等优化措施,这些措施可以有效改善下管箱壳体与其内衬热变形协调性和下法兰密封性能,具有实际意义。