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標(biāo)題: Kenics靜態(tài)混合元件的快速原型制造 [打印本頁(yè)]

作者: 中石油建設(shè)hy 時(shí)間: 2013-7-28 18:24
標(biāo)題: Kenics靜態(tài)混合元件的快速原型制造
Kenics靜態(tài)混合器(Kenics Static Mixer，KM)
是近30年來(lái)發(fā)展應(yīng)用十分迅速的一種混合裝置。
盡管KM適應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)工程的要求而得到了迅
速和廣泛的應(yīng)用，但它主要還是基于眾多的專(zhuān)利
資料的多種結(jié)構(gòu)體的翻新與改造。在應(yīng)用中，
流體混合的效果僅僅依靠驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)獲得感性認(rèn)
識(shí)，理論分析和數(shù)值模擬較少，通過(guò)“理論分析一數(shù)
值模擬一實(shí)驗(yàn)研究一工程放大．信息反饋一修正優(yōu)化-
敏捷制造”的思路進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和規(guī)模制造則少
有報(bào)道。
由于其自身的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)，Kenics靜態(tài)混
合器的研發(fā)、制造一直進(jìn)展緩慢。快速原型制造
(Rapid Prototyping&Part Manufacturing，RPM)的飛
速發(fā)展和應(yīng)用研究的迅速普及，為實(shí)現(xiàn)Kenics靜
態(tài)混合器的敏捷化設(shè)計(jì)與制造提供了嶄新的思路
和方法。
1 快速原型制造原理
快速原型制造的工作原理是：首先在CAD系
統(tǒng)上設(shè)計(jì)出三維的零件模型。然后將模型內(nèi)外表
面用小三角平面片離散化，每個(gè)三角片由其3個(gè)
頂點(diǎn)和1個(gè)指向體外的向量來(lái)描述，得到的數(shù)據(jù)
便是快速原型機(jī)床所接收的描述零件的STL文
件。(sTL文件是由33家CAD軟件公司共同制
定的一種文件標(biāo)準(zhǔn)，是快速原型機(jī)床通用的“準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)”)。再將CAM系統(tǒng)作為“切片”計(jì)算機(jī)，它
對(duì)CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)好的三維模型進(jìn)行軟件切片，然
后用工業(yè)cT技術(shù)得到各切片斷面信息，來(lái)確定
機(jī)床制作每一切片的激光束最佳路徑，包括切片
斷面的輪廓路徑和輪廓內(nèi)的掃描路徑。切片信息
及生成的路徑信息存人sLI文件。sLI文件直接
控制數(shù)控系統(tǒng)，把由cAM生成的切片信息和掃描
路徑信息，以su命令文件形式輸入計(jì)算機(jī)數(shù)控
(cNc)系統(tǒng)。cNc根據(jù)輸入的命令控制其沿各
坐標(biāo)軸的動(dòng)作，從而在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將三維
零件逐層累積加工出來(lái)。
將RPM用在KM的研發(fā)、制造過(guò)程中，基本
原理如圖l所示。
2基于快速原型技術(shù)和CFD虛擬原型技術(shù)的
產(chǎn)品優(yōu)化及快速創(chuàng)型
筆者在KM的研發(fā)、制造過(guò)程中，確定了以快
速原型與虛擬原型相結(jié)合的方法。虛擬創(chuàng)型和產(chǎn)
品優(yōu)化的總體思路(圖2)是：
a．預(yù)研KM的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中存在的主要問(wèn)題
和期望的目標(biāo)，確定解決問(wèn)題的技術(shù)路線(xiàn)。經(jīng)過(guò)
筆者所在研究室的理論研究與實(shí)驗(yàn)論證，確定了
采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法(computational Fluid
Dynamics，cFD)進(jìn)行數(shù)值模擬KM的運(yùn)作機(jī)理和
所涉及的流體力學(xué)性能的技術(shù)路線(xiàn)；
b．使用專(zhuān)業(yè)CFD軟件工具，虛擬研究KM
涉及不同工況、不同應(yīng)用條件和不同性能要求的

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