影响柔性轴尺寸误差的几何因素分析.pdf

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1、第４期（总第１９７期）机械工程与自动化Ｎｏ．４２０１６年８月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＡｕｇ．文章编号：１６７２-６４１３（２０１６）０４-０１４２-０２影响柔性轴尺寸误差的几何因素分析冯慧娟，王明川，王铁成，苗青（河北工业大学工程训练中心，天津３００４０１）摘要：通过分析切削过程中影响柔性轴尺寸误差的因素，采用有限元分析方法定量研究了工件的几何因素对其加工误差的影响，并进行了切削实验。结果表明：如果保持柔性轴的长径比及其他切削参数恒定，柔性轴的最大变形量不会受到其直径与长度单独变化的

2、影响，而柔性轴的最大变形量会随着长径比的增大而增大，为预测、控制柔性轴尺寸误差提供了理论依据。关键词：柔性轴；几何因素；尺寸误差；分析＋中图分类号：ＴＨ１６１.１１文献标识码：Ａ0引言的变形量。表３为每组切削实验过程中柔性轴的最大作为一种重要的难加工零件，柔性轴的生产制造变形量。［１］一直处于效率低下、废品率较高的状态。本文采用表３轴长度不变时仿真得到的不同长径比下轴的最大变形量有限元分析并结合切削实验的方式预测影响柔性轴加长度（ｍｍ）４５０４５０４５０４５０４５０４５０４５０４５０工误差的因素，据此找出解决该问题的方法，

3、可以有效直径（ｍｍ）２１．４２０．５１９．６１８．８１８１７．３１６．７１６．１长径比２１２２２３２４２５２６２７２８提高生产率、降低生产成本。变形量（μｍ）４１．９４８．０５４．８６２．２７０．１７８．８８８．１９８．２1柔性轴尺寸误差的影响因素（２）保持柔性轴直径d＝１８ｍｍ不变，进行８次诸多因素影响柔性轴的尺寸误差，包括径向切削切削仿真实验。记录在切深抗力作用下工件不同位置力、工件本身的刚性、材料的热伸长作用等，本文主要的变形量。表４为每组切削实验过程中柔性轴的最大定量分析柔性轴几何因素对尺寸误差的影响情况。变形量。

4、2零件长径比对车削模型误差的影响分析表４轴直径不变时仿真得到的不同长径比下轴的最大变形量利用有限元软件建立柔性轴车削的有限元模型，长度（ｍｍ）３７８３９６４１４４３２４５０４６８４８６５０４通过综合分析，选定ＡＮＳＹＳ作为建立模型的软件。直径（ｍｍ）１８１８１８１８１８１８１８１８由于柔性轴的误差敏感方向为径向，所以为了分析方长径比２１２２２３２４２５２６２７２８便，建立柔性轴车削的二维模型。在此基础之上，为了变形量（μｍ）４１．９４８．０５４．８６２．２７０．１７８．８８８．１９８．２更加接近真实的切削环境，建立柔性轴车

5、削的三维有通过上述两组切削仿真实验可以看出，如果保持限元模型。表１与表２分别是建立切削模型时所涉及柔性轴的长径比及其他切削参数恒定，柔性轴的最大变到的切削参数及工件参数。形量将不会受到其直径与长度分别发生变化的影响，同表１切削参数时，柔性轴变形量的最大值随着长径比的增大而增大。切削速度环境温度背吃刀量进给量摩擦因数２．２三维车削模型的载荷施加及求解ｒ／ｍｉｎ℃ｍｍｍｍ／ｒ工件的加载方式采用两端完全固定的方式进行约１０００２００．５０．６０．２束，同时，为工件施加三维切削力，进给抗力Fx＝表２工件参数１８０Ｎ，主切削力Fz＝

6、３７０Ｎ，切深抗力Fy＝２６２．５Ｎ。材料弹性模量（ＭＰａ）泊松比重复上述的两组切削仿真实验，仿真实验结果表４５钢２×１０５０．３明，对于柔性轴的三维车削模型，分别改变柔性轴的长２．１二维车削模型的边界条件定义、加载及求解度及直径的数值，保持长径比及其他条件相同的情况工件的加载方式采用两端完全固定的方式进行约下，柔性轴同一位置的最大变形量是相等的。束，同时，在垂直于工件轴线的方向上为其施加F＝3切削实验［２］２６２．５Ｎ的瞬态力。为了检验切削模型的建立是否合理，进行了切削（１）保持柔性轴长度l＝４５０ｍｍ不变，进行８次实验

7、。实验中切削条件及工件参数与有限元模型保持切削仿真实验，记录在切深抗力作用下工件不同位置一致。保持柔性轴长度l＝４５０ｍｍ不变，进行５次切收稿日期：２０１５-１２-０４；修订日期：２０１６-０５-１２作者简介：冯慧娟（１９８７-），女，山西太原人，助理实验师，硕士，研究方向：ＣＡＤ／ＣＡＭ技术。２０１６年第４期机械工程与自动化・１４３・削仿真实验。表５为每组切削实验过程中柔性轴的最验证了前面所建立的有限元模型是合理的。大变形量。4结论表５轴长度不变时实验得到的不同长径比下轴的最大变形量保持柔性轴的长径比及其他条件恒定，柔性

8、轴的序号１２３４５最大变形量不会受到其直径与长度的变化的影响，而长度（ｍｍ）４５０４５０４５０４５０４５０柔性轴的长径比这一几何因素却对其最大变形量产生直径（ｍｍ）２１．４２０．５１９．６１８．８１８很大影响，柔性轴变形量的最大值随着长径比的增大长径比２１２２２３２４２５而增大。这一理论为柔性轴加工误差