薄壁件加工變形的模擬仿真與補償技術(shù)研究.pdf

1、薄壁零件是指由各種薄型板(殼)和加強筋條構(gòu)成的輕量化結(jié)構(gòu)，具有重量輕、強度高、造型美觀等突出優(yōu)點，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)和振動等問題，制造難度極大。本文在綜述國內(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)值模擬和實驗研究相結(jié)合的方法，對薄壁件的受力變形進行了預(yù)測，提出了控制與補償薄壁件加工變形，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。本文對國內(nèi)外現(xiàn)有的力學(xué)模型進行了分析總結(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)針對細(xì)長軸的加工變形進行了數(shù)值模擬分析。通過ANSYS軟件包中的APDL模塊以求離散點的加工變形值代替連續(xù)變形的方法近似地逼近真實的變形形狀，并通過數(shù)控補償加工進行了實驗驗證，得到了有參考價值的工藝數(shù)據(jù)和補償加工參數(shù)。 (3)針對Boeing757飛機接頭薄壁

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

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償薄壁件腹板加工變形的工藝方法。 (5)運用上述薄壁件加工變形控制與補償策略，針對細(xì)長軸進行了補償加工研究。在數(shù)控車削加工中心上對細(xì)長軸進行了CNC補償加工實驗，驗證了薄壁件變形補償加工方法的可行性，使加工后的細(xì)長軸直徑誤差比補償前降低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)值仿真與補償技