水射流穿丝喷嘴设计

水射流穿丝喷嘴设计

隋志平１韩福柱２

（１．北京华德液压工业集团技术中心，北京，１００１７６）

（２．清华大学精密仪器与机械学系，北京，ｌＯ００８４）

摘要：本文针对慢走丝线切割机床的自动穿丝系统设计了一款新型喷嘴。利用Ｆｌｕｅｎｔ软件对该喷嘴进行了仿真，确定了会聚角度对射流流场的影响。对喷嘴进行喷水试验，确定不同速度下射流的形态以及穿丝时射流的形态，验证了该喷嘴的可行性。为线切割自动穿丝喷嘴设计提供了一条新的思路。

关键词：线切割；水射流；喷嘴；ＦＬＵＥＮＴ

中图分类号：ＴＨｌ３７．５文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０８１３（２０１１）０１—００４３—０３

ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＴｈｒｅａｄｉｎｇＷａｔｅｒ－ｊｅｔＮｏｚｚｌｅ

ＳＵ／刀ｌｉ．ｐｉ，ｌｇｌＨＡＮＦｕ－ｚｈｕ２

（１．ＢｅｉｊｉｎｇＨｕａＤｅＨｙｄｒａｕｌｉｃｉｎｄｕｓｔｒｉａｌＧｒｏｕｐＣｏ．，ＬＴＤ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００１７６Ｃｈｉｎａ）

（２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００８４Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｓａｂｏｕｔｔｈｅｎｅｗｄｅｓｉｇｎｏｎｔｈｅｎｏｚｚｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＷＥＤＭａｕｔｏｍａｔｉｃｗｉｒｅｔｈｒｅａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｊｅｔｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙＦＬＵＥＮＴａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔａｎｇｌｅｉｓａｓｃｅｒｔａｉｎｅｄｏｎｗａｔｅｒｊｅｔ．Ｔｈｅｍｏｄａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙｗａｔｅｒｊｅｔｉｓａｓｃｅｒｔａｉｎｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙａｎｄｔｈｅｔｈｒｅａｄｉｎｇｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｉｓｓｕｂｓｔａｎｔｉａｔｅｄａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｎｏｚｚｌｅ．Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｕｔｏｍａｔｉｏｎｗｉｒｅｔｈｒｅａｄｉｎｇｎｏｚｚｌｅ．

Ｋｅｙ

Ｗｏｒｄｓ：ＷＥＤＭ；ｗａｔｅｒｊｅｔ；ｎｏｚｚｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ＦＬＵＥＮＴ

Ｏ前言

随着线切割机床的发展，对水射流自动穿丝提出了更高的要求。其中影响最大的是导丝嘴的变革，导丝嘴包括三点接触式导丝嘴、组合式导幺幺嘴和眼模式导丝嘴（见图１）等，随着对曲面加工精度要求的不断提高，眼模导丝嘴已成为线切割机的主流。眼模导丝嘴将电极丝完全包裹。间隙在０—３ｐＬｍ之间。孔的两端旱喇叭口形。作为穿丝导向和斜度切割中电极丝转向使用。采用眼模导丝嘴的最大不同在于。由于导丝嘴为一整体，要完成自动穿丝。喷嘴就需要完全包裹导丝嘴。由于斜加工的需要。水射流喷嘴口径需要足够大或者可以开合，大口径水射流喷嘴就成为了此类研究的蘑点。穿幺幺喷嘴不同于普通的喷嘴，它有着比一般喷嘴更复杂的结构，射流的形成也更加复杂．从而导致射流的质鼍比普通喷嘴差。首先．喷嘴中间含有导丝嘴，导丝嘴的位置会干扰射流的形态，使射流更易于发散。其次，由于线切割机斜加工的需要。喷嘴的口径要足够大，不然

收稿日期：２０１０—１２－０１

作者简介：隋志平（１９８０－），男．‘工Ｉ程师．一直在华德液压从事液，Ｅ元件的研究ｌ｜ｊ应用。喷嘴就会和电极丝发生接触，干扰斜加工。针对上述情况，本文设计了一款会聚射流喷嘴。

图Ｉ眼模导丝嚼

１会聚喷嘴仿真分析

会聚喷嘴（见图２）完全不受导丝嘴和斜加工的影响。会聚喷嘴将整流槽和喷嘴收缩段进行了整合。水流从整流槽进入同时进行整流和加速，然后在喷嘴外进行会聚。图３为会聚喷嘴结构简图，ａ为会聚角，口为收缩角，导丝嘴从预留孔中插入。如图４所射流在喷嘴外会聚变细，这样会聚喷嘴的口径就没有了严格的限制。

翻２会聚喷嘴

４３

万方数据