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非规则异形件精度与质量的关键因素

作者:冲压件 来源:www.tjzngt888.com 点击数: 更新时间:2020年04月30 【字体:

 钛合金异形件由于质量轻、强度高、机械性能好等特点被越来越多的使用。钛合金异形件形状复杂、刚度差,装夹与切削过程中容易产生变形,影响加工精度。为了有效提高钛合金异形件的加工精度,控制切削加工中的变形,本文以钛合金薄壁异形件为研究对象,就装夹方案优化、夹紧力与切削参数同步优化、切削路径补偿等问题展开了系统研究,具体研究工作如下:1完成了薄壁异形件曲面加工的夹具设计,考虑到薄壁异形件刚度较差,为控制装夹变形,为其增加了带有压力传感器的辅助支撑。采用有限元仿真技术对薄壁异形件的装夹变形进行了分析预测,以最小化异形件工件最大装夹变形值为目标,对夹紧力及辅助支撑点位置分别进行了优化,并结合实验验证了装夹变形预测模型的正确性。

 

  建立了球头铣刀的切削力模型,通过设计正交试验及回归分析对指数公式中的系数进行了辨识,得到与现有实验条件一致的切削力公式。采用有限元分析软件ABA QUS建立了切削变形预测模型,分析了切削参数及切削路径对薄壁异形件加工变形的影响,通过实验验证了切削变形预测模型的可行性。3为了进一步减小薄壁异形件加工误差,对各个刀位的夹紧力与切削力进行了优化匹配,建立了夹紧力与切削参数同步优化模型,综合考虑薄壁异形件变形情况与加工效率,采用遗传算法和有限元方法同步求解了夹紧力大小与切削参数,得到力每个刀位最优的夹紧力与切削参数。4根据不同补偿要求,对异形件全局补偿与局部补偿原理进行了分析,采用有限元方法,计算了薄壁异形件曲面加工各刀位的完全补偿量与优化补偿量,并对补偿后的加工变形进行了仿真分析,通过实验验证了完全补偿模型的可行性。此基础上,为了实现补偿程序的快速生成,基于UG/Open平台开发了加工变形主动补偿程序生成系统,实现了切削路径的自动补偿,为用户提供了简单易操作的界面。异形件加工变形是影响加工精度与质量的关键因素,非规则异形件精度与质量的关键因素,随着航空航天科技的不断发展。而切削力建模则是预测表面加工误差的基础。针对两种典型的切削力模型,系统地研究了异形件周铣加工过程中切削力变化及表面变形误差分布的有限元计算方法,提出了基于三维非规则网格的刀具/工件变形的耦合迭代格式以及恒定网格下材料去除效应的变刚度处理方法等关键技术,仿真过程充分考虑了切屑厚度变化及不同切削参数对预测结果的影响。以典型钛合金航空材料构件为例,数值计算结果与实验参考数据比较表明,两种切削力模型对同一切削过程的预测均具有很好的一致性。
 

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