基于变形预测的薄壁梁架加工工艺优化.pdf

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1、第4期组合机床与自动化加工技术No．42015年4月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueApr．2015文章编号：1001—2265(2015)04—0126—02DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2015．04．033基于变形预测的薄壁梁架加工工艺优化赵文辉，段振云，戴现伟(沈阳工业大学机械工程学院，沈阳110870)摘要：为了减少薄壁梁架加工变形，应用ANSYS／LS．DYNA软件进行有限元加工仿真，获得已加工表面残余应力，预测梁架加工变形。分析不同切削用

2、量对加工变形量的影响，优化切削用量，进行变形预补偿。在此基础上，对梁架整体加工工艺进行优化。机翼颤振模型薄壁梁架的加工证明该方法可以有效提高薄壁件加工的质量和效率。关键词：薄壁梁架；残余应力；变形预测；预补偿；工艺优化中图分类号：TH162：TG65文献标识码：AProcessOptimizationofThin-walledFralneBasedOnDeformafionCalculationZHA0Wen．hui，DUANZhen．yun．DAIXJan．wei(SchoolofMechanicalEngineering，Shenyang

3、UniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract：InOrdertoreducethemachiningdeformationofthin．walledframe，finiteelementsimulationSOft-wareANSYS／LS．DYNAisusedtoobtaintheresidualstressanddeformation．TheCUttingparametersareadjustedtocarryoutdeformationactivecompensation．On

4、thisbasis，theoverallmachiningprocessisopti—mized．Processofwingfluttermodelframeprovethatthismethodcaneffectivelyimprovethequalityandeficiencyofmachiningofthin—walledparts．Keywords：thin—walledframe；residualstress；deformationcalculation；activecompensation；processopti-mization

5、壁件共有特点，梁架的加工还存在以下难点。①双面0引言都为自由曲面；②结构复杂，存在多个井字形框架结薄壁件在航空等领域应用广泛，控制其加工变形构；③毛坯材料为45钢，厚度25mm，材料去除率高，是难点，利用有限元模拟技术对铣削加工过程进行仿零件的质量只有毛坯的8％；④梁架的翼肋从22ram渐真，模拟薄壁件加工变形是研究热点之一。机翼颤变至零(理论设计尺寸，如图Ib所示)，传统加工工艺振模型是进行飞机风洞实验的缩比模型。梁架是它的很难加工。主要传力构件，其加工质量直接影响到试验数据的准确性。由于其去除率高和弱刚度等薄壁件的结构特点，在加工中容易变

6、形，加工后残余应力的重新分布会造成零件在加工后的尺寸不稳定。同时，由于刚度弱，加工时工件的颤振严重影响表面质量⋯。本文运用ANSYS／LS．DYNA软件进行切削仿真，模拟残余应力的大小和分布，预测加工变形量，对加工变形进行预补偿，进而改进整个加工工艺，提高质量和效率。1加工工艺性分析(a)梁架外形该机翼梁架是由前端翼面、翼梁、翼肋和后端翼面组成的复杂薄壁件结构，如图1a所示。梁架的长度980mm，厚度22mm，长高比45．5。梁架的尺寸精度为1q77，表面粗糙度要求为Ra3．2。由于整体形状为自由曲面，所以采用三坐标数控铣加工。除了弱刚度等薄

7、收稿日期：2014—06—27；修回日期：2014—07—29基金项目：国家自然科学基金项目(51275073)作者简介：赵文辉(1978一)，男，浙江温岭人，沈阳工业大学讲师，博士，研究方向为自由曲面的重构与加工，(E—mail)atuitoto@hotmail．corn。