航空精密工件高精磨削的研究

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1、数控加工航空精密工件高精磨削的研究ResearchonHigh-PrecisionGrindingofAviationPrecisionPart中航工业北京航科发动机控制系统科技有限公司张启山王涛田中梓张生李欢[摘要]零件在外圆磨床上加工时受两个力的作用，一是受零件磨削力的影响，二是受外圆磨床尾座对顶力的影响，尤其细长杆零件受力变形较为明显，为了在加工过程中避免零件变形而影响加工精度，通过使用ANSYS对零件进行有限元分析，控制两个方向力的大小，并对这两个方向力进行逐一分析，并配合高速磨削加工，确定进刀量、磨削速度、零件转速及对顶力等磨削参数，并对上

2、述分析方法进行延伸扩展，关键词：细长杆零件有限元分析磨削参数IABSTRACTlTherearetwoforcesappliedonthepartswithoutsidegrinder．Oneisinfluencedbygrindingforce，theotherisinfluencedbytopforce．Partwillbedeformedobviouslyforespeciallyslenderpartwhenitisunderthestress．Inordertoavoidinfluencesofpartsdeformationonmachi

3、ningprecisioninthemachiningprocess，ANSYSisusedtoanalyze．Firstofall，thesizeofthetwoforcesiscontrolled，andeachofthemisana．1yzed．Secondly，grindingparametersaredetermined，forexample，amountoffeed，grindingspeed，partspeed，thetopforce，etc．Finally，themethodwhichisanalyzedaboveisextended

4、．Keywords：SlenderpartFiniteelementanalysisGrindingparameter在航空航天领域中，细长杆类零件的应用非常广泛，经常作为活塞杆、间隙活门及计量油针使用，它们在燃油调节器中起着十分重要的作用，但是它的高精度要求也给加工带来了很大困难。面对高精度的要求，一般采用数控高精外圆磨床；17N工，但在加工调试过程中，常常为了保证加工精度，需要一次或多次试加工，同时数控加工参数也需要不断调试，直到确认数控程序能够完成预定的加工要求。为了提高加工效率，保证加工精度，使用ANSYS受力分析软件，对零件进行预加工分析，

5、并计算加工参数。零件在外圆磨床上加工时，受磨削力和对顶力的影响，零件受力方向如图1所示。磨削力的大小由进刀量、磨削速度、零件转速及砂轮线速度决定，对顶力的大小与尾座中弹簧的压缩变形有关。磨削力和对顶力过大94航空制造技术·2014年第2：2期都会造成零件变形，而变形量⋯的大小也与零件本身的长度、直径尺寸、材料的密度和弹性模量㈦有关。磨削力对顶力／＼图1零件受力分析图F味1Diagramofpartstressanalysis1两个方向力对变形量的影响1．1磨削力的分析以航空零件活塞杆为例，如图2所示，单位为mm。零件材料为4Crl3，在常温20。C下

6、此种材料的弹性模量为215GPa，密度为7．759／em’。V————1II—IV⋯V⋯Ir1图2零件工序图纸Fig．2Partprocessdrawing为了明确地分析零件磨削力与变形量之间的关系，基于ANSYS对零件进行l：l比例建模并进行有限元分析，利用UG建模方便快捷的优点，使用UG先按照设计图1：1比例画好图形，并将模型导入ANSYS生成。首先，对导人的模型进行编辑，根据零件材料为4Crl3，输入上述查阅的材料密度、弹性模量等主要性能参数，添加到建好的模型中。其次，对模型进行网格划分，划分单位为lmm，即把模型划分为Ⅳ个体积为lmm3的小方

7、格再进行受力分析，如果想得到更精确的分析结果，则把划分单位缩II,且11可。最后，对模型添加约束及受力要求，根据外圆磨床定位加工方式，对模型两端中心孑L添加固定约束，再根据磨削力方向在被加工外圆施加力，，接下来用ANSYS进行有限元分析，并生成零件变形量图形，按图2中要求零件圆柱度为0．0015mm，所以将变形量控制在0．0015mm范围内，并数控加工不断更改外力大小，直到变形量为0．0015mm，此时的力可以确定为精加工时的磨削力上限值，如图3所示，对零件施加4N磨削力时零件总变形量为0．0015mm，所以在磨削过程中，磨削力不应大于4N。图3零件

8、应力云图Fig．3Partstressnephogram1．2对顶力的分析使用上述相同方法进入ANSYS软件