電火花工作臺的應力變形分析和研究

梁小丹

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司 質檢中心，哈爾濱 150046）

0 引言

由于加工要求，需要一種大型的電火花加工設備，且可以分度，因此需要配備一種回轉工作臺，鑄造廠商根據要求設計出一種結構的工作臺。為了預知其變形，了解工作臺對加工工件的影響程度，對工作臺做了有限元分析。

1 觀察其結構和尺寸分析

圖1 工作臺

工作臺基本尺寸如圖1所示，直徑為 1 800 mm，厚度為170 mm，自重約為2.4t。內部筋板分為2圈布置，第1圈為8根筋板，第2圈為16根筋板。上面板厚度為45mm，并開有8條T型槽。

考慮與下端機床分度臺機構相連接的特點，確定連接形式和尺寸。工作臺上表面為工作平面，下表面為與分度臺連接平面。由于下表面為小面積接觸，整個工作臺為回轉結構的懸臂梁。連接結構如圖2。

圖2 連接結構

為了確定整個工作臺的結構是否符合所需的承載能力，利用ANSYS對工作臺進行受力分析，觀察分析其變形。按要求工作臺額定承載能力為5t。

2 利用Siemens NX8.0建立三維數模

打開Simens NX8.0，選擇零件建模模塊，以XY平面為基準平面，以坐標系原點為回轉中心，按1∶1比例建立回轉工作臺的三維數模，將模型轉化為通用格式并導出。

3 應用ANSYS進行變形分析

首先應用Siemens NX8.0創建工作臺的三維模型，并另存為ANSYS可打開的任意一種實體格式。打開ANSYS15.0進入界面，定義Title名稱和Jobname名稱，并保存。點選File->Import導入工作臺三維模型。

選擇單元體類型為Solid Tet 4 node 285。設定材料系數，彈性模量為E=1.8×105MPa，泊松比為0.28。劃分網格選取整個體，其余默認設置，如圖3、圖4。

圖3

圖4

對其施加約束，選取底部與分度臺連接的環形平面為固定約束。上表面四周邊緣處施加50 kN的載荷，然后進行后處理Solve→Current LS觀察計算結果，如圖5、圖6。

圖5

圖6

可見受力后的工作臺四周變形量最大為12 mm，變形量比較大。按此結構的工作臺，如果將工件放置在工作臺邊緣裝夾會有很大的誤差。越近中心，變形量越小。

4 處理方式

與鑄造廠商共同協商，重新設計工作臺結構，采用預變形結構設計，同時加強筋板數量和筋板的布置方式，增大鑄造圓角。

5結語

綜上分析，應用ANSYS選取適當的單元類型和約束方式進行求解，對工作臺的變形量進行分析，合理地解決了結構設計不合理帶來的變形問題，節約了成本，避免了重大事故的發生和生產周期的浪費。

［1］ 成大先.機械設計手冊［M］.5版.北京：機械工業出版社，2008，3.

［2］ 汪玉林.汽輪機辭典［M］.北京：化學工業出版社，2009.

［3］ 趙常興.汽輪機組技術手冊［M］.北京：中國電力出版社，2013.