基于ANSYS电火花磨削蜂窝环温度场仿真研究.PDF

TESTING AND SIMULATION 测试与仿真 基于 ANSYS 电火花磨削蜂窝环温度场仿真研究 * Study on Temperature Field Simulation of Honeycomb Ring by EDM Based on ANSYS 沈阳航空航天大学机电工程学院 高 霁 孙 瑶 王 頔 [ 摘要 ] 建立电火花磨削蜂窝环的单脉冲放电模 窝状栅格将强大的气流切割分离为无数弱小涡流，对气 型，利用 ANSYS 对电火花磨削蜂窝环时的温度场分布 流形成交叉阻尼，从而达到阻止泄露的密封效果。蜂 进行有限元模拟，得到在不同峰值电流和脉宽条件下， 窝密封具有较好的封严特性和转子动力学特性，重量 放电点的温度场分布以及电参数与蚀除凹坑大小之间 轻、耐热性好，能提高机组的效率和稳定性，同时降低能 的关系。计算出蜂窝环放电凹坑的几何特征，与实际磨 源消耗，因此广泛应用于国内外各种喷气或涡扇发动机 削条件下的表面粗糙度进行对比，并根据其加工特点进 上 [1-4] 。 行修正，经修正后模拟的单脉冲放电凹坑几何特征可以 由于蜂窝环壁薄、刚性差、材料韧而粘且蜂窝表面 近似表征实际连续电火花磨削的表面粗糙度。利用有 质量规定严格，要求蜂窝表面粗糙度 R a ≤ 0.8~1.6μm， 限元模拟电火花磨削蜂窝环的温度场分布规律是可行 表面变质层厚度 ε≤ 0.02mm 且不能有裂纹、残留毛刺 的，且模拟过程精确、迅速。 和热影响区。因此难以用常规机械方法加工，而电火花 关键词：电火花磨削 蜂窝环 蚀除凹坑 温度 磨削是实现蜂窝环加工的重要方法之一。电火花磨削 场 有限元 表面粗糙度 是根据工具电极和工件之间的脉冲放电产生的电蚀现 [ABSTRACT] Single pulse discharge model of 象，按照工艺要求，利用瞬时高温熔蚀工件表面材料，以 EDM honeycomb ring is established. The temperature field 达到对零件尺寸和形状要求的非接触式加工，具有无变 of EDM honeycomb ring is analyzed by ANSYS software, 形、无加工毛刺和尺寸精度高的优势 [5] 。电火花磨削加 the temperature distribution under different peak current 工时狭窄的极间通道（0.01~0.07mm）内达到 2000℃以 and pulse-on, and the relation between electrical param- 上的高温且放电持续时间短、放电通道扩展很快，这对 eters and depth, radius of discharge crater are obtained. 任何传感器都无能为力，因此目前对其放电过程的研究 Geometric features of discharge crater are calculated and 仍处于探索阶段 [6] 。有限元法为该问题的解决提供了 contrasted with actual surface roughness. Simulation re- 手段，采用 ANSYS 模拟极间放电后的温度场变化，在不 sults are amended based on processing characteristics of 了解电火花磨削放电通道内确切情况下，也能实现对放 single pulse discharge crater and can approximately reflect 电过程的模拟分析，从而对加工结果进行预测。 the actual surface roughness with continual grinding pro- 本文在利用 ANSYS 对电火花磨削蜂窝环进行单脉 cess. It is feasible to apply finite elem