基于ABAQUS的叶片精密数控加工夹具的优化设计.pdf

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1、机械设计与制造第2期MachineryDesign&Manufacture2013年2月基于ABAQUS的叶片精密数控加工夹具的优化设计成宏军，刘维伟，单晨伟，姚倡锋，李锋(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，陕西西安710072)摘要：针对大型航空叶片铣削加工中精确定位难、切削力引起的弹性变形大等问题，基于ABAQUS软件，通过有限元分析方法对顶尖式叶片数控加工夹具的结构进行了优化设计。优化后的夹具在叶尖工艺台端采用夹具夹紧方式固定工艺台，在榫根端采用液压机构施加夹紧力，并增加了榫根定位块的高度。切削试验表明，经结构优化的夹具满足了

2、数控铣削对夹具的刚性要求，保证了叶片的定位精度，并将加工误差控制在0．08mm以内。关键词：叶片；弹性变形；ABAQUS；有限元分析；夹具中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)02—0254—03OptimalDesignofBladeFixtureonPreciseNCMachiningBasedonABAQUSCHENGHong-jan，LIUWei-wei，SHANChen-wei，YAOChang—feng，LIFeng(TheKeyLaboratoryofContemporaryDesignandInte

3、gratedManufacturingTechnology，MinistryofEducation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，ShaanxiXi’an710072，China)Abstract：Th／swork∞carriedoutinordertooptimizetheblades’positioningfixtureofconicalslidingsuppoathroughfiniteelementanalysismethodbasedonABAQUS．Whenusingthe-，￡叭ofconica

4、lslidingst~pporttomachinealargeoverhangingfanblade，thebladeisdiffieuhtopositionandtheelasticdeformationofitisobvious．Sotheoptimizedfixtureadoptedtheclampingwaytopositiontheofbladesandthehydraulicsystemtoexertthelockingforceonblades’tenon，otherwisetheheightoflocatedblockWasincre

5、ased．Inordertoverifythebehavioroftheoptimizedfixture，amachiningexperiment砸carriedout．TheresultoftheexperimentshowedthatthenewfixtureimprovedthepositioningaccuracyofthebladesandlimitedtheNCmachiningerrorlessthan0．08mm．KeyWords：Blade；ElasticDeformation；ABAQUS；FiniteElementAnalysi

6、s；Fixture用的顶尖式叶片夹具的夹紧力大小及定位方式进行了优化，并通过1引言加工实验对优化后的夹具l生能进行了验证。在机械加工中，夹具是保证被加工工件在机床上获得正确的位置，并在加工中防止由于切削力造成的位置改变及工件变形的一2有限元模型的建立种重要工艺设备。夹具的基本功能是对工件进行定位并施加相应的顶尖式夹具是一种在叶片数控加工中常用的定位夹具，具夹紧力，选择合理的定位方式及夹紧力大小能够控制工件的装夹变有结构简单，装夹方便的特点，在加工汽轮机叶片时得到广泛的形，减小工件的定位误差，从而提高工件的加工精度和表面质量。因应用。该型夹具在叶片榫根

7、端通过销轴限制叶片在夹具定位槽中此，夹具的优化一直是国内外学着研究的热点问题。文献利用遗传的滑动，并用螺栓对叶片榫根施加夹紧力；而在叶尖工艺台端则算法对夹具布局进行了优化，从而有效的减小了被加工表面在整个通过顶尖的顶紧来实现叶尖的定位。由于航空发动机叶片属于复加工过程中的弹性变形。但是在其研究中并没有考虑夹具元件与工杂曲面类零件，在有限元分析软件中难以快速方便的建立模型，件之间的接触变形以及夹具元件的变形，为了弥补该优化方法的不故先采用UG软件建立叶片和夹具定位块的三维模型，并对叶片足，文献日以降低工件加工中的l生变形以及夹具元件与工件的接橼板处的结

8、构进行适当的简化，然后再导人ABAQUS中建立有触变形为目标，基于遗传算法提出了同步优化夹具布局和夹紧力的限