基于有限元分析的微型磨料流机床研究*

刘 慧，宋桂珍，李金羽

(太原理工大学 机械工程学院，太原 030024)

0 引言

上世纪八十年代，磨料流加工机床随着铝型材成型设备被一同引进到国内，引起国内学者和技术人员的广泛关注[1-2]，开展相关研究并取得了一批理论成果[3-6]，同时在模具﹑结构零件﹑液压元件﹑齿轮等的加工中获得成功应用[7-10]。磨料流加工的关键因素在于粘弹性流体磨料，它具有流动性，在窄缝﹑微孔﹑曲面及异形孔腔等的加工中具有独特的优势。粘弹性磨料属于高粘度的两相流体，针对其在窄缝﹑微孔道中的流动研究多为流场分布和工艺参数影响的研究，关于其流动特性至今尚未被业内透彻掌握[11-12]。国外的相关研究也一直在不断深入之中[13-14]。

为了深入研究磨料流加工中的流动特性﹑材料去除机理，同时从经济适用的角度考虑，研发微型磨料流加工机床，以便开展充分的实验和微小零件的应用研究。高粘度流体磨料被挤压流过窄缝﹑微孔时的阻力很大，所以机床的负载很大，但是工件上被加工孔道或利用夹具构造的孔道越窄小，加工效率越高，效果越好。因此，磨料流机床无论规格多大，都必须承受很大的工作载荷。为了预测微型磨料流加工机床结构设计方案的合理性，以及在加载条件下床身的变形情况和应力分布情况,进行了有限元分析和结构优化,使得机床满足使用要求[15-16]。

1 磨料流加工原理

图1所示为磨料流加工原理，加工之前将粘弹性流体磨料装入下料缸，用夹具夹持固定工件，然后置于上、下料缸之间，启动机床使得上下料缸将夹具锁紧，上下料缸及工件、夹具就构成密闭通道。……