薄壁件加工过程优化仿真技术研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要航空薄壁件结构复杂刚性差在夹紧力和切削力作用下容易产生较大的加工变形难以保证工件较高的加工精度因此围绕低刚度零件采用有限元仿真等方法研究薄壁件加工过程优化技术对加工精度的提高有着重要的理论意义和实用价值本文以航空中小型薄壁件为对象采用仿真分析与试验研究相结合的方法从不同优化角度分析了加工精度的提高方法包括薄壁件加工过程中的装夹优化切削参数优化以及路径补偿优化方法具体研究工作如下研究了中小型薄壁件装夹方案的优化方法建立了以最小化关键面上装夹变形引起的形位误差为目标函数的装夹优化数学模型分析了基于有限元分析软件ABAQU

2、S的装夹方案优化流程和关键问题基于优化模型和优化流程完成了装夹方案的优化在装夹优化的基础上对薄壁件加工过程切削参数优化进行了研究建立了薄壁件分层铣削变形预测动态模型在此基础上分析和比较了不同切削条件下的工件加工变形的大小与变化趋势采用遗传算法与有限元仿真相结合的方法优化了薄壁件加工过程中的切削参数为了进一步减少加工误差在装夹优化和切削参数优化的基础上研究了薄壁件路径补偿的优化方法根据路径补偿的原理提出了完全补偿和优化补偿两种路径补偿方法并建立了路径补偿优化模型分析和比较了补偿前后的加工误差进行了试验加工经过与有限元仿真结果的比较验证了有限元分析模型

3、和优化模型的正确性和有效性为了实现快速优化过程在深入研究ABAQUS二次开发方法的基础上完成了用于加工过程优化的快速仿真平台的开发该平台有效地集成了装夹优化加工变形预测切削参数优化和主动路径补偿及优化等功能为实现参数化分析运算提供了友好的用户交互界面关键词薄壁件有限元装夹优化变形预测切削参数优化路径补偿优化i薄壁件加工过程优化仿真技术研究ABSTRACTBecauseofcomplexstructureandlowrigidity,thin-walledpartsinaeronauticengineeringareeasytobedeformedw

4、hentheclampingforcesandcuttingforcesareemployed.Asaresult,itisdifficulttoensurethehighmachiningaccuracyofparts.Researchonoptimizationtechnologyofmachiningprocessofthin-walledpartsbyusingfiniteelementmethod(FEM)hasimportanttheoreticalandpracticalvalueinimprovingmachiningaccurac

5、y.Inthispaper,optimizationmethodsofimprovingmachiningaccuracyofpint-sized/medium-sizedthin-walledaeronauticparts,whichincludeoptimizationmethodoffixturing,optimizationmethodofcuttingparametersandoptimizationmethodofactivecompensationpath,areanalyzedbyintegratingsimulationandex

6、perimentation.Themainworkisasfollows:Firstly,anoptimizationmethodoffixturingschemeofpint-sized/medium-sizedthin-walledpartsisresearched.Mathematicsmodelofoptimizingfixturingaimingatminimizingformandpositionerrorsofimportantfacescausedbyfixturingdeformationsisfounded.Keypointsa

7、ndprocessesofoptimizingfixturingwithfiniteelementanalysis(FEA)software(ABAQUS)arestudied.Secondly,anoptimizationmethodofcuttingparametersofthin-walledpartmachiningwithoptimumfixturingisresearched.Dynamicsimulationmodelwhichcanpredictdeformationsofthin-walledpartinlayeredmillin

8、gisestablished.Withthismodel,themagnitudesandchangingtrendofm