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二次优化!3D打印液压块进一步瘦身

时间:2022-02-07 00:22
本文摘要:液压阀块集成块是简单的组件,其中许多管道回头到一起并共线。传统的加工方式,液压集成块的交叉燃烧室是通过机械加工交叉钻孔已完成的。 然而由于机加工的角度容许,一方面流体效率无法获得最高效的优化,常常必须在柱塞内部加到插头来调整流量,另一方面加工过程中还面对着同位精度的挑战。

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液压阀块集成块是简单的组件,其中许多管道回头到一起并共线。传统的加工方式,液压集成块的交叉燃烧室是通过机械加工交叉钻孔已完成的。

然而由于机加工的角度容许,一方面流体效率无法获得最高效的优化,常常必须在柱塞内部加到插头来调整流量,另一方面加工过程中还面对着同位精度的挑战。  我们曾讲解过雷尼绍针对液压块优化的解决方案,现在在曾多次瘦身过一半材料体积的液压块基础上,雷尼绍又更进一步优化,将瘦身展开究竟,而这一次,又瘦了一半材料体积  在新的故事开始之前,我们再行联合总结关于液压块的初期优化是怎么已完成的:  一期:瘦身一半  图:第一次设计递归  图像表明了流体地下通道内部90度横向交叉的结构,而流体方向再次发生了90度的倾斜,其加工方式通过交叉钻孔,并在流体块的一段有终端插头。  图:流体90度的急转弯  计算机流体动力学(VFD)分析,表明有些区域不会面对流量小的问题,而有些部位则不会面对湍流现象。

为了调整流形则必须更进一步的内部插头,但减少了复杂性,而且并没转变流体必需通过急转弯的局面。从流体力学的角度来看,传统方式加工的液压集成块设计不存在许多尚待改良的空间,只是当时我们没3D打印机技术这么灵活性的手腕。  图:为解决问题左图流体的畅通性,右图减少了内置插头  选择性激光融化增材生产技术,通过一层一层融化金属粉末来生产产品,使得我们需要预先优化设计流体内部的流动路径,同时增加不必要的阀体重量。

  第一步:萃取流体路径  第一步是萃取流体路径,还包括那些交叉钻孔设计,这跟传统机械加工从一个扎实的金属块开始有所不同,这一步必须把传统加工流体并不通过,而只是为了加工市场需求而铁环的孔的这部分设计去除。留给那些流体不会经过的管道,和功能燃烧室。最后萃取的设计如右图。  图:萃取左图流体经过的路径,取得右图设计  第二步:优化流形  现在,我们开始增加和修改流体流动路径,需要交叉钻孔的设计约束,并且可以将锐利的角替换成圆形倾斜的设计而增加湍流现象,图像表明了一个流动路径概念,确认流动分离出来和衰退区。

  图:局部优化流形  第三步:确认壁厚和承托结构  一旦流体路径展开了优化,我们必须确认壁厚和承托结构,用于有限元分析(FEA)形变模型来计算出来和分析流体力学压力。  图:为增材生产而更进一步优化  最后,承托结构作为一个支架来维持组件一起,并且在建构过程中起着建构反对和锚的起到。

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  图:减肥50%  这个最出色的例子某种程度将液压阀体减肥50%,而且还改良流体流动的效率,防止了更进一步装配必须,提升了阀体性能和稳定性。  二期:之后瘦身一半  图:二次设计递归  二次设计递归时考虑到阀块是串联用于的,如果哪个阀块怕了就必须被拆除分开修理,因此,这些阀块必须更容易被拆除下来。另外一个考虑到因素是必须减少零件的刚性,以防止在精加工过程中的阀块再次发生颤抖,所以二次设计递归的时候将材料从铝合金替换成不锈钢。

  二次递归带给79%的材料体积增加,并且由于增材生产的时间相当大程度由必须熔融多少材料才要求,这使得增材生产的时间也大大减少,而节约来自两方面:材料的解决问题和加工时间以及加工成本的节约。  图:1次递归和2次递归  不仅如此,阀块的性能也获得了明显的提升,流量效率提升了60%,并且与现有的设计是相容的。由于用于了更加强劲的材料,阀块经常出现故障的概率也大大降低了。  下一步的探寻也许不会带给更加多体验,还包括通过统合管接头的燃烧室设计,以增加零件计数和组装成本,增材生产技术正在为这些探寻的体验获取切实可行的构建途径。


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