残余应力对整体结构件加工变形的影响.pdf

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1、第9期组合机床与自动化加工技术N0．92011年9月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueSep．2011文章编号：1001—2265(2011)09—0081—03残余应力对整体结构件加工变形的影响苗勇(南京理工大学机械工程学院，南京210094)摘要：基于残余应力的理论计算模型，研究影响加工变形的相关因素与加工变形量之间的关系。结果发现，影响加工变形的独立自变量有工件的长度、厚度及初始残余应力。并进一步研究了各变量对工件变形量的影响。关键词：残余应力；加工变形中图分类号：TH16；TG65文献标识码：ATheInflu

2、enceofResidualStressontheMachiningDistortionofMonolithicComponentMIAOYong(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScience&Technology，Nanjing210094，China)Abstract：Basedonacalculationmethodoftheoreticalmodelofresidualstressstudytherelationshipoftherelatedfactorsthatinfluencemachiningdefo

3、rmationanddeformation．Theresultshowedindependentvariablesthatinfluencemachiningdeformationincludethelength、thicknessandinitialresidualstressoftheworkpiece．Theeffectsofthevariablesonmachiningdeformationareanalyzed．Keywords：residualstress；machiningdeformation削层的残余应力得以释放，工件刚度不断变化，残余0引言应力的初始平衡状态被打破

4、，剩余材料残余应力为整体结构件以其独特优越的性能得到了广泛的了达到新的平衡，得以重新分布，最终导致工件尺寸应用，如提高机械性能，提高制造、装配质量，提高效和形状的改变。率和可靠性，减轻重量等。然而，整体结构件具有尺将三维实体模型简化为二维平面问题，仅考虑寸大，结构复杂，材料去除率高，弱刚度等特点，加工工件的长度和厚度方向，将工件沿厚度方向均分为1"1时容易出现变形。导致加工变形的因素有很多，其层。该模型作以下几点基本假设：中残余应力受到了广泛的关注，如毛坯初始残余应(1)材料各项同性且材质均匀连续力，加工装夹残余应力等。但是，目前的研究多集中(2)材料在逐层剥除的过程中，产生的附加残

5、余在残余应力的测量以及控制方法上，对影响变形的应力忽略不计。大尺寸构件的铣削加工多采用高速有关因素的定量分析研究比较少。本文从残余应力加工的方法，高速切削相较于常规切削，切削力减少的理论计算模型入手，分析影响加工变形的各要素约30％，工件温度一般不超过3℃，大大降低了切削与加工变形量之间的关系。应力的产生。这一假设在实际生产中已经得到了1理论计算模型[1-2]验证。板材加工前，板内初始残余应力处于自平衡状(3)残余应力仅沿厚度方向发生变化，在平行于板中面的任一平面内均匀分布且对称于板中面。态，工件内垂直于应力方向的任一截面满足“合力平工件剥层后，初始残余应力的平衡状态被打破，衡，合力

6、矩平衡”原则，即：在厚度方向发生弯曲变形，其曲率变化可表示为：fo'rdA=0』dM=0一：f11切削加工过程中，随着工件材料的不断切除，切RKR+lE(h)收稿日期：2011—02—21；修回日期：2011—02—24基金项目：“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(2009zx04001)作者简介：苗勇(1985一)，男，江苏淮安人，南京理工大学硕士研究生，专业为机械电子工程，(E—mail)miao．yong1985@163．corn。·82·组合机床与自动化加工技术第9期式中：=一1，当=1时代表工件的初始残余应如图2所示，材料第层去除后，剩余工件的变力；形挠度为：尺，R

7、+——工件第七层材料剥除前后的曲率半径；△d=去等=(去一麦等)等．h，h+．——工件第层材料剥除前后工件的式中：Z——工件的长度；厚度；索0——工件初始平衡状态，无变形。——工件沿厚度方向均分n层，每层的平均厚j度，f=h1／n；司IE——材料的弹性模量。f二一：●一二三＼如图1所示，工件在剥层过程中，中性轴的位置／／＼＼不断变化，由力学原理可知：／＼—～—～———+—+—__：0(2)J式中：s，s——第层材料剥除后，工件上下表面的图2挠度值计算原理附