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非規則異形件精度與質量的關鍵因素

作者:衝壓件 來源:www.dbximaging.com 點擊數: 更新時間:2020年04月30 【字體:

 鈦合金異形件由於質量輕、強度高、機械性能好等特點被越來越多的使用。鈦合金異形件形狀複雜、剛度差,裝夾與切削過程中容易產生變形,影響加工精度。為了有效提高鈦合金異形件的加工精度,控製切削加工中的變形,本文以鈦合金薄壁異形件為研究對象,就裝夾方案優化、夾緊力與切削參數同步優化、切削路徑補償等問題展開了係統研究,具體研究工作如下:1完成了薄壁異形件曲麵加工的夾具設計,考慮到薄壁異形件剛度較差,為控製裝夾變形,為其增加了帶有壓力傳感器的輔助支撐。采用有限元仿真技術對薄壁異形件的裝夾變形進行了分析預測,以最小化異形件工件最大裝夾變形值為目標,對夾緊力及輔助支撐點位置分別進行了優化,並結合實驗驗證了裝夾變形預測模型的正確性。

 

  建立了球頭銑刀的切削力模型,通過設計正交試驗及回歸分析對指數公式中的係數進行了辨識,得到與現有實驗條件一致的切削力公式。采用有限元分析軟件ABA QUS建立了切削變形預測模型,分析了切削參數及切削路徑對薄壁異形件加工變形的影響,通過實驗驗證了切削變形預測模型的可行性。3為了進一步減小薄壁異形件加工誤差,對各個刀位的夾緊力與切削力進行了優化匹配,建立了夾緊力與切削參數同步優化模型,綜合考慮薄壁異形件變形情況與加工效率,采用遺傳算法和有限元方法同步求解了夾緊力大小與切削參數,得到力每個刀位最優的夾緊力與切削參數。4根據不同補償要求,對異形件全局補償與局部補償原理進行了分析,采用有限元方法,計算了薄壁異形件曲麵加工各刀位的完全補償量與優化補償量,並對補償後的加工變形進行了仿真分析,通過實驗驗證了完全補償模型的可行性。此基礎上,為了實現補償程序的快速生成,基於UG/Open平台開發了加工變形主動補償程序生成係統,實現了切削路徑的自動補償,為用戶提供了簡單易操作的界麵。異形件加工變形是影響加工精度與質量的關鍵因素,非規則異形件精度與質量的關鍵因素,隨著航空航天科技的不斷發展。而切削力建模則是預測表麵加工誤差的基礎。針對兩種典型的切削力模型,係統地研究了異形件周銑加工過程中切削力變化及表麵變形誤差分布的有限元計算方法,提出了基於三維非規則網格的刀具/工件變形的耦合迭代格式以及恒定網格下材料去除效應的變剛度處理方法等關鍵技術,仿真過程充分考慮了切屑厚度變化及不同切削參數對預測結果的影響。以典型鈦合金航空材料構件為例,數值計算結果與實驗參考數據比較表明,兩種切削力模型對同一切削過程的預測均具有很好的一致性。
 

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