薄壁件加工變形的模擬仿真與補(bǔ)償技術(shù)研究.pdf

1、薄壁零件是指由各種薄型板(殼)和加強(qiáng)筋條構(gòu)成的輕量化結(jié)構(gòu)，具有重量輕、強(qiáng)度高、造型美觀等突出優(yōu)點(diǎn)，工程應(yīng)用日益廣泛。但薄壁結(jié)構(gòu)制造過程中極易發(fā)生變形、失穩(wěn)和振動(dòng)等問題，制造難度極大。本文在綜述國(guó)內(nèi)外薄壁件加工變形研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，建立了薄壁件加工變形的有限元分析模型，通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)薄壁件的受力變形進(jìn)行了預(yù)測(cè)，提出了控制與補(bǔ)償薄壁件加工變形，提高加工效率的工藝方法與準(zhǔn)則。主要研究工作包括如下幾個(gè)方面： (1

2、)建立了薄壁件加工變形的力學(xué)模型與模擬環(huán)境。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的力學(xué)模型進(jìn)行了分析總結(jié)，通過選擇合理的薄壁件力學(xué)模型，建立了分析薄壁件切削加工的模擬仿真環(huán)境。 (2)針對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的加工變形進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。通過ANSYS軟件包中的APDL模塊以求離散點(diǎn)的加工變形值代替連續(xù)變形的方法近似地逼近真實(shí)的變形形狀，并通過數(shù)控補(bǔ)償加工進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了有參考價(jià)值的工藝數(shù)據(jù)和補(bǔ)償加工參數(shù)。 (3)針對(duì)Boeing757飛機(jī)接頭薄壁

3、筋條周銑加工變形進(jìn)行了數(shù)值模擬分析和變形仿真。對(duì)薄壁筋條周銑不同加工路徑引起的變形進(jìn)行了模擬分析計(jì)算，比較了單側(cè)周銑和雙側(cè)同時(shí)周銑條件下的加工變形情況，得出了雙側(cè)同時(shí)周銑造成的變形誤差值僅為單側(cè)周銑的1/10的結(jié)論。同時(shí)對(duì)不同固定條件下的薄壁筋條的變形形狀進(jìn)行了預(yù)測(cè)，得到了被加工表面的形狀誤差數(shù)據(jù)，為數(shù)控補(bǔ)償加工提供了定量的工藝設(shè)定依據(jù)。 (4)針對(duì)Boeing757飛機(jī)接頭薄壁件腹板端銑加工變形進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。提出運(yùn)用薄壁

4、件整體剛度最大化原則來控制薄壁腹板加工變形，并提出利用變形等值線偏移銑削路徑來補(bǔ)償薄壁件腹板加工變形的工藝方法。 (5)運(yùn)用上述薄壁件加工變形控制與補(bǔ)償策略，針對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸進(jìn)行了補(bǔ)償加工研究。在數(shù)控車削加工中心上對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸進(jìn)行了CNC補(bǔ)償加工實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了薄壁件變形補(bǔ)償加工方法的可行性，使加工后的細(xì)長(zhǎng)軸直徑誤差比補(bǔ)償前降低36.78％。 本文的研究得到了浙江省自然科學(xué)基金(M503034)：“復(fù)雜薄壁零件加工變形數(shù)值仿真與補(bǔ)償技