航空薄壁件对称及阶梯对称铣削的数值仿真与分析[1].pdf

《航空薄壁件对称及阶梯对称铣削的数值仿真与分析[1].pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、中国机械工程第20卷第2期2009年1月下半月航空薄壁件对称及阶梯对称铣削的数值仿真与分析白万金柯映林吴红兵董辉跃浙江大学,杭州,310027摘要:为研究薄壁工件在铣削加工过程中的让刀变形,以工字型薄壁结构件为例,建立了铣削加工过程的有限元模型。综合考虑切削载荷、加工顺序等因素,对薄壁工件进行了对称铣削及阶梯对称铣削全过程的有限元数值仿真。模拟结果表明:薄壁件中部变形大,两端及底部变形小;阶梯对称铣削能显著减小薄壁件加工的让刀变形,对称铣削及阶梯对称铣削两者残余应力相差不大且分布情况相似。试验结果表明有限元模拟结果可以接受。根

2、据有限元分析的结果,结合数控加工偏摆补偿,可以达到高效、经济、优质加工航空薄壁零件的目的。关键词:薄壁件;让刀变形;有限元;加工过程仿真中图分类号:TG506文章编号:1004—132X(2009)02—0214—04NumericalSimulationandAnalysisofSymmetryandStep-symmetryMillingofAerospaceThin-walledWorkpieceBaiWanjinKeYinglinWuHongbingDongHuiyueZhejiangUniversity,Hangzh

3、ou,310027Abstract:Tostudythepartdeflectionduringmillingprocessoflowrigidityparts,anewthreedimensional(3-D)finiteelementanalysis(FEA)modelofanI-sectionalthin-walledworkpiecewaspresented.Boththesocalledsymmetryandstep-symmetrymillingprocessesweresimulatedwiththeFEAmet

4、hod.Keyfactors,suchascuttingloads,sequencesandpathsweresyntheticallytakenintoaccount.Simulationresultsindicatethatthemaximumdeflectionoccurringonthemiddleofthethin-walledworkpiece.Withstep-symmetrymillingmethod,itcanbesignificantlyreducedthepartdeflections.Themagnit

5、udes,aswellasdistributions,oftheresidualstresshavelittledifferencesbetweensymmetryandstep-symmetrymillingprocesses.BasedontheFEAsimulationresultsandnumericalcontrol(NC)machiningcompensationmethods,thealuminumthin-walledworkpiececanbemachinedinaneconomical,higheffici

6、encyandqualityway.Keywords:thin-walledworkpiece;partdeflection;finiteelement;machiningprocesssimulation0引言1薄壁件对称铣削及阶梯对称铣削现代航空工业大量采用由高强度铝合金整体切削而成的薄壁结构件,然而,由于薄壁工件相对薄壁件对称铣削及阶梯对称铣削加工的走刀刚度较低,易发生加工变形,不易控制加工精度。过程如图1所示,图中,d为薄壁的宽度,ap为铣故目前大多采用多次空走刀的方法来达到所要求削深度。两种铣削方式均采用1-2-3-

7、4⋯的顺[1]的精度,但这样会大大降低生产效率。国内外序加工,即先按路径1加工薄壁的一侧,再按路径2对薄壁件加工变形的研究较多,主要侧重于薄壁加工薄壁的另一侧。依此类推,直到加工完成。对称[2][3]件装夹、切削力的研究和加工表面误差的预铣削走刀时,每次走刀的轴向切深均为ap;而阶梯[4]测及补偿。实际加工过程中常采用分层对称铣对称铣削走刀时,除第一刀和最后一刀采用轴向切削来控制薄壁件的加工精度。本文以工字型薄壁深015ap外,其余路径下的轴向切深均为ap。件为研究对象,通过建立薄壁件铣削加工过程的2薄壁件铣削加工有限元模型有

8、限元模型,对航空铝合金7050-T7451薄壁件对称铣削及阶梯对称铣削全过程进行数值模拟仿本文选择工字型结构的薄壁件作为铣削加工真分析,研究两种铣削形式下薄壁件的让刀变形有限元模拟分析对象。采用八节点六面体减缩积及残余应力的分布状况。分单元剖分薄壁件。为简化计算,薄壁件被铣削