針對薄壁筋受銑削力影響易變形的問題,提出一種基于薄殼劃分和周期性施加銑削負(fù)載的變形仿真方法,通過仿真和試驗兩方面對比研究,分析了薄壁筋的變形過程并得出其變形規(guī)律。為了解決標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法在優(yōu)化銑削參數(shù)時容易陷入局部最優(yōu)解的問題,提出一種基于變異算子與自適應(yīng)動態(tài)慣性權(quán)重的改進(jìn)混沌粒子群算法,并以變形量為約束,銑削力最小為目標(biāo)優(yōu)化了銑削參數(shù)。結(jié)果表明:改進(jìn)后的混沌粒子算法在全局搜索能力和計算速度方面相比粒子群算法顯著提高,試驗證明采用優(yōu)化后的銑削參數(shù)組合可有效減小薄壁筋的變形。 

【文章來源】：組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2020,(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

薄壁筋零件模型

薄壁筋為懸臂結(jié)構(gòu),在厚度方向剛性較弱,刀具對鈦合金銑削層產(chǎn)生擠壓作用后,在銑削力作用下的銑削層產(chǎn)生彈性變形,在銑削過程中實際去除的材料比理論銑削量少,易出現(xiàn)讓刀現(xiàn)象,使得刀具不能按照零件理想輪廓進(jìn)行加工。加工過程中刀具與工件實際接觸的輪廓如圖2所示,與零件的理想輪廓存在偏差,導(dǎo)致薄壁筋加工變形。2 薄壁筋的變形分析

薄壁筋在精加工過程中材料去除量較少,刀具繞薄壁筋周線表面順時針回轉(zhuǎn)銑削,銑削力周期性作用在工件表面,而工件相對于銑刀沿著進(jìn)給方向運(yùn)動。針對薄壁筋銑削過程,采用一種基于薄殼劃分和周期性施加負(fù)載的仿真方法,通過將銑削力轉(zhuǎn)換為動態(tài)銑削力負(fù)載,對薄壁件變形趨勢進(jìn)行預(yù)測,具體預(yù)測步驟如圖3所示。為提高仿真計算速度,研究對象選取精加工中3mm厚度精加工到最終1mm時所產(chǎn)生的變形量。首先,在有限元軟件ANSYS workbench中建立薄壁筋工件的模型,將工件表面劃分為多層帶厚度的薄殼,使銑削載荷作用于薄殼表層,薄殼厚度應(yīng)與應(yīng)力場厚度一致。其次,將每層薄殼與工件基體進(jìn)行附著,實現(xiàn)進(jìn)給方向和垂直進(jìn)給方向銑削力的施加,并將銑刀對薄壁模型的法向分力轉(zhuǎn)化為動態(tài)載荷加載到薄壁筋有限元模型上,完成銑削力的施加。最后,釋放工件約束,進(jìn)行有限元計算。立筋精加工參數(shù)設(shè)置如下:每齒進(jìn)給量fz為0.08mm/z;銑削寬度aw為4mm;銑削深度ap為0.3mm;銑削速度vc為104m/min。模擬過程中采用D8整體硬質(zhì)合金四齒立銑刀,薄壁筋載荷施加后的變形云圖如圖4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3123107