基于流体动力学仿真的磨具内喷涂装置的设计与应用

基于流体动力学仿真的磨具内喷涂装置的设计与应用

吴远金

  遵义精星航天电器有限责任公司 贵州省遵义市 563125

摘要：本文通过3D建模软件设计了一款可以在模具内对零件外部和内部进行浸润的喷涂装置，并用软件的流体动力学仿真模块对喷涂装置的喷口和流道进行了可行性验证，省去了自动上料机中途停顿的时间和和相应的机构，使得需要送料机械手从三个工位降低到两个工位，降低了上料机的制造难度和节约了制造成本；

关键字：流体仿真；喷涂装置；零件浸润；模具内喷涂；

1引言

在设计的罩壳拉伸工序自动送料机中，根据现场调研结果，零件在冲床冲压前，需要对罩壳零件的内部和外部浸润，以防止零件被拉伸，经过现场长期验证该工序不可省去。所以设计一种装置实现零件的内外部浸润是必要和重要。

2设计针对对象

根据需求部门提供需求，确定罩壳在拉伸工序前形状如图1所示，用于罩壳拉伸的模具如图2所示；不需要兼容其他零件。

图1 罩壳形状

图2二次拉伸工序使用模具

3浸泡工序的实现方案

在原手动送料方式中，“浸泡切削液”工序的可以分解为这四个动作：零件向下移动浸入切削液、向上移动离开切削液、向下旋转180°零件倒出多余切削液、向上旋转180°零件为放入模具做准备。在设计过程中，如果用机械手完全模拟这四个动作，则较为繁琐。因此对“浸泡切削液”工序进行了简化，简化为“喷涂”一个动作，以达到降低制造成本的目的。在制作实物前用3D建模软件中的流体动力学仿真软件对喷涂过程中流体的流动路径进行了模拟验证，以确保流体按照自己设计路径流动，过程如下。

3.1浸润位置选择

各种位置利弊如表1所示。经过分析后选定在将零件放入模具后进行喷涂。进入模具后的喷涂时的零件与夹爪状态如图3所示。

表1 浸润位置在不同位置的利弊分析

图3 喷涂时的零件与夹爪状态

3.2选定浸润液的动力源

需求方以往对切削液的供给很少，对方希望继续保持这种低用量。因此对动力源的需求为，按需提供，最好是水雾形式，以此来节约切削液的用量。对可选的动力源进行如表2所示的分析。最后选定利用真空阀作为动力源。

表2 切削液使用各种可选力源的可行性

3.3利用流体仿真软件验证喷涂设计的可行性

为了增加设计的可行性，需要在制造前对设计进行仿真验证。零件外喷涂结构如图4所示，经软件计算验证得出，水雾流动效果如图5所示，六处喷口流量均匀，证明外部喷涂的流道设计合理。零件内部喷涂结构如图6所示，水雾流动效果如图7所示，水雾在其中循环流动，走遍零件内部，后被斜向前的水雾带出，在实物中可用于润滑模具，证明设计合理。

图4 零件外部喷涂结构

图5 外部喷涂水雾流动仿真效果

图6 零件内部喷涂结构

图7内部喷涂水雾流动仿真效果

3.4水雾管路的连线图

根据需求设计水雾管路的连线图如图8所示。压缩空气在真空阀中经过后形成负压，将切削液吸起来，切削液和压缩空气相遇后形成水雾，最后再喷涂在零件内外，完成对零件的喷涂，其中调压阀调节空气的冲击速度，调速阀控制水雾中切削液的浓度，电磁阀连接PLC，根据加工节拍控制喷涂动作在零件进入模具后才进行。

图8 水雾管路的连线图设计图

4总结

经过喷涂装置浸润的零件，在冲压模具中加工后无拉伤，达到了设计需求。加工的零件效果如图9所示，无夹伤，零件质量通过质量检验，证明喷涂装置案确实可行。

图9 零件加工后的实物图

参考文献：

[1]范祖尧.非标准机械设备设计手册.《非标准机械设备设计手册》编委会，2002.5

[2]竺志超.非标自动化设备设计与实践.北京:国防工业出版社，2015.12

[3]自动化工程部.非标设备制造管理办法.贵阳航天电器，2017.8