面向节能优化的数控铣削参数优化方法研究

切削参数的选择直接关系到产品加工过程的节能生产。为实现零件加工过程的节能优化,针对加工中心一次铣削加工下切削参数的优化问题,考虑加工过程机床设备性能和刀具寿命的实际约束条件,建立了以数控铣削过程的铣削速度和每齿进给量为优化变量,以最少电能消耗和最低加工成本为优化目标的多目标节能优化模型。引入加权求和法将多目标优化模型转换成单目标优化模型,并采用粒子群算法对模型进行优化求解。最后,以某具体实例的加工过程为例验证了所建模型的有效性,并对优化结果进行了分析。

基于ANSYS的数控铣床立柱性能分析及结构优化

为改善机床的力学性能,提高整机加工精度,以XK714数控铣床立柱结构为研究对象,采用ANSYS Workbench建立其有限元模型进行优化分析。其静力学分析表明立柱结构整体可靠但设计过于保守,谐响应分析发现立柱前两阶固有频率偏低。运用局部灵敏度分析获取影响立柱性能的关键尺寸,并将其作为设计变量,以立柱的质量,前两阶固有频率和最大形变量作为指标进行结构优化。最终,立柱的一二阶固有频率分别提升15.487%和13.643%,最大形变降低2.32%,并且立柱减重达到10.31%。结果表明:该设计方法可以为机床零部件的设计提供借鉴。

自由旋片除雾器脱水性能实验研究

提出一种新型除雾装置——自由旋片除雾器。在实验室条件下,从除雾效率、压力损失两方面研究了自由旋片除雾器的性能。实验结果表明,风速在11 m/s左右时,自由旋片除雾器的除雾效率达到最大值。对比实验发现,自由旋片除雾器的除雾效率远高于固定叶片除雾器的除雾效率,二者的除雾效率最大值相差约10%。自由旋片除雾器的除雾效率变化曲线在6~13 m/s的流速范围内相当平滑,说明自由旋片除雾器对含雾气流流速的波动有很好的适应性。另外,增加液气比和雾滴粒径会提高自由旋片除雾器的除雾效率。自由旋片除雾器压力损失系数仅为4.3,而固定叶片除雾器压力损失系数为6.6。所以,自由旋片除雾器的阻力特性远优于固定叶片除雾器。

自由旋片除雾器内气液两相流场数值模拟

为了给自由旋片除雾器结构优化设计提供理论依据,运用CAD软件建立了自由旋片除雾器的简化三维模型,运用RNGk-ε湍流模型模拟了自由旋片除雾器内部三维两相流场,得到压力场、速度场分布。结果表明,叶轮轮毂前形成局部高压区,轮毂后形成局部低压区,轮毂后有回流存在。叶轮后气流的旋转运动是由旋片的仰角引起的,而与叶轮旋转无关。当入口速度在11.5 m/s时,旋片后的最大切向速度达到20 m/s。这一现象有利于气液离心分离的实现。叶轮迎风面大部分气流的运动方向与叶轮旋转方向相反,背风面气流运动较复杂,在靠近旋片中心处存在局部涡流。对液滴相运动轨迹模拟表明,自由旋片除雾器能有效实现气液分离。