航空精密工件高精磨削研究与有限元分析.pdf

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1、ACAD~CAM／CAPP瘟用拦．旦．圭．持．挎．pplicationofCAD／CAM／CAPP航空精密工件高精磨削研究与有限元分析中航工业北京航科公司(102200)张启山王涛田中梓张生在航空航天领域中，细长杆类零件的应用非常为了明确的分析零件磨削力F与变形量之间的广泛，经常作为活塞杆、间隙活门及计量油针使关系，基于ANSYS对零件进行1：1比例建模并进用，在燃油调节器中起着十分重要的作用，但是它行有限元分析，利用UG建模方便快捷的优点，使的高精度要求也给我们的加工带来了很大困难。用UG先按照设计图1：1比例画好图形，并将模型导面对高精度的要求，我们一般采用数控高精外圆

2、磨入ANSYS生成。床加工，但在加工调试过程中，常常为了保证加工对导入的模型进行编辑，根据零件材料为精度，需要一次或多次试加工，同时数控加工参数4Crl3，输入上述查阅的材料密度、弹性模量等主也需要不断调试，直到确认数控程序能够完成预定要性能参数，添加到建好的模型中。的加工要求。为了提高加工效率，保证加工精度，对模型进行网格划分，划分单位为lmm，即把使用ANSYS受力分析软件，对零件进行预加工分模型划分为Ⅳ个体积为lmm的小方格再进行受力分析，并计算加工参数。析，如果想得到更精确的分析结果，则把划分单位零件在外圆磨床上加工时受两个力的作用，零缩小即可。件受力方向如图1所对

3、模型添加约束及受力要求，根据外圆磨床定示，受磨削力和对顶位加工方式，对模型两端中心孔添加固定约束，力的影响，磨削力的再根据磨削力方向在被加工外圆施加力F，接下来大小由进刀量、磨削用ANSYS进行有限元分析，并生成零件变形量图速度、零件转速及砂图1形，按图2中要求零件圆柱度为0．0015ram，所以将轮线速度决定，对顶力的大小与尾座中弹簧的压缩变形量控制在0．0015ram范围内，并不断更改外力变形有关，磨削力和对顶力过大都会造成零件变大小，直到变形量为0．0015mm，此时的力可以确形，而变形量的大小也与零件本身的长度、直径尺定为精加工时的磨削力上限值，如图3所示，对零寸、

4、材料的密度和弹性模量有关。件施~J[14N磨削力时零件总变形量为0．0015ram，所以在磨削过程中，磨削力不应大于4N。1．两个方向力对变形量的影响(1)磨削力分析以航空零件活塞杆为例，如图2所示，零件材料为4Cr13，在常温20~C下此种材料的弹性模量为215GPa，密度为7．75g／cm。图270l参《Il籼工／lCAD／CAM／CAPPI~]]1pplicationofCAD／CAM／CAPP(2)对顶力的分析使用上述相同方法进入值，当砂轮速度提高时，零件速度也要相应的提ANSYS软件对零件进行真实的受力分析，进入图3高，否则会影响加工效率，但不能提高过多，有时界面

5、，根据外圆磨床对顶加工工作原理，更改固定候适当降低零件速度可以降低表面粗糙度值。约束和施加力的方向，假设零件产生0．0015mm的机床的砂轮线速度为45m／S，零件直径为变形量，则分析零件承受的对顶力为20N。1lmm，根据计算公式(3)磨削力与对顶力对变形量的综合影响为=1O00v×60／250丌D了更准确地分析零件的受力变形量，使用ANSYS式中，”为零件转速；v为砂轮线速度；D为零件直软件模拟加工过程中的受力分析，对零件左端添加径。固定约束，并对零件施加对顶力和磨削力，力的将各数值带入公式，得出零件转速n=312r／min大小分别为20N~N4N。施加两个方向力后的零

6、件变(加工时选用300r／min)。形，变形量为0．005mm。(3)确定进给量和磨削速度在磨削过程中，根据有限元分析，同时施加磨削力和对顶力在磨削力和砂轮线速度不变的情况下，增大进给量时，零件产生叠加变形，造成零件变形量增大，为时应相应降低磨削速度，根据磨削力经验公式来确了更准确地了解零件受力变形情况，下一步进行实定进给量和磨削速度之间的关系际加工，看零件是否满足图样要求。F=453a0"厂v0式中，F为磨削力；口为进给量；厂为磨削速度；v为2．ANSYS理论分析与实际加工相结合，确定零件的线速度。磨削参数根据加工细长杆类的加工经验，一般最后一次由上述模型理论分析得出，同

7、时施加磨削力和加工进给量为0．001mm或0．002mm，图2中零件实际对顶力时会增大零件变形，但考虑到实际加工过程加工时最后一次吃刀量选择0．001mm，零件的磨削中，零件处于转动状态，受力会出现互相抵消的现力我们控制在4N以下，零件的线速度为10．4m／s。代象，对图2所示零件进行实际加工，磨削力控制在入上述公式得出磨削速~．f=40mm／min。4N以下，对顶力控制在20N以下，并选择合理的进通过上述分析得出零件的磨削参数，对零件进给量、进给速度和零件转速等磨削参数。行实际加工，加工后零件圆柱度保持在0．00