一种预测薄壁复杂曲面回转件车削加工变形的方法技术

本发明专利技术涉及一种预测薄壁复杂曲面回转件车削加工变形的方法，属于机械加工技术领域。首先，以主偏角和切削线速度为试验因素，进行2因素多水平全因子试验，获取每种组合下的残余应力分布；然后，根据获得的多组残余应力分布，用多维线性插值方法得到表面应力层内各处对应的局部残余应力值，完成机加工非均匀残余应力场的重构；进而，根据局部坐标系与全局坐标系之间的位置关系，实现局部应力场向全局应力场的转换；最后，施加载荷及边界条件，计算出薄壁复杂曲面回转件车削加工变形。本发明专利技术考虑了薄壁复杂曲面回转件在实际加工中由于相关参数变化引起的加工残余应力分布的非均匀性，该方法计算量适中，对网格质量要求一般，兼顾效率与准确性。

A method for predicting the turning deformation of thin walled complex surface revolving parts

The invention relates to a method for predicting the turning deformation of a thin-walled complex curved surface turning part, which belongs to the technical field of mechanical processing. First, taking the main deflection angle and the cutting line speed as the test factor, the 2 factor multi level full factor test is carried out to obtain the residual stress distribution under each combination. Then, according to the obtained multi group residual stress distribution, the local residual stress values in the surface stress layer are obtained by multidimensional linear interpolation method, and the machining is completed. The reconstruction of the non-uniform residual stress field, and then, according to the position relation between the local coordinate system and the global coordinate system, the transformation of the local stress field to the global stress field is realized. Finally, the turning deformation of the thin-walled complex curved surface is calculated by applying the load and boundary conditions. The invention considers the nonuniformity of the residual stress distribution caused by the change of the related parameters in the actual machining of the thin-walled complex curved surface, which is moderate in calculation, and is generally required for the quality of the grid, and the efficiency and accuracy are also taken into account.

【技术实现步骤摘要】
一种预测薄壁复杂曲面回转件车削加工变形的方法
本专利技术涉及一种预测薄壁复杂曲面回转件车削加工变形的方法，属于机械加工

技术介绍
随着我国航空航天、能源动力等行业的发展，对薄壁零件的使用量越来越大，其精度要求也越来越高。而薄壁零件本身由于其弱刚性属性，在机加工过程中极易产生变形，最终导致超差而无法使用。影响薄壁零件变形的因素主要有切削力、装夹、初始残余应力以及加工残余应力等。对于薄壁零件，加工残余应力对其变形的贡献较大。目前，相关学者针对薄壁件的加工变形预测进行了大量的研究工作，主要集中在整体切削仿真、单元生死及残余应力整体施加等方面。整体切削仿真对计算性能有较高要求，该方法更为符合实际的切削过程，理论上会得到相对更为准确的结果；单元生死方法忽略切屑形成过程，利用等效热力载荷施加及单元消除模拟切削过程，有效减小了计算量；残余应力整体施加方法考虑了残余应力沿层深的变化，一般适用于板类零件的加工变形预测。针对曲面零件的加工问题，文献“AfazovSM,BeckerAA,HydeTH.Mathematicalmodelingandimplementationofresiduals本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测薄壁复杂曲面回转件车削加工变形的方法，其特征在于，首先，以主偏角和切削线速度为试验因素，进行2因素多水平全因子试验，获取每种组合下的残余应力分布；然后，根据获得的多组残余应力分布，用多维线性插值方法得到表面应力层内各处对应的局部残余应力值，完成机加工非均匀残余应力场的重构；进而，根据局部坐标系与全局坐标系之间的位置关系，实现局部应力场向全局应力场的转换；最后，施加载荷及边界条件，计算出薄壁复杂曲面回转件车削加工变形；具体步骤如下：(a)进行2因素多水平全因子试验，获取每种组合下的残余应力分布根据给定的切削三要素以及工件外形，确定出实际加工过程中主偏角和切削线速度两个因素的变化范围；...

【技术特征摘要】
1.一种预测薄壁复杂曲面回转件车削加工变形的方法，其特征在于，首先，以主偏角和切削线速度为试验因素，进行2因素多水平全因子试验，获取每种组合下的残余应力分布；然后，根据获得的多组残余应力分布，用多维线性插值方法得到表面应力层内各处对应的局部残余应力值，完成机加工非均匀残余应力场的重构；进而，根据局部坐标系与全局坐标系之间的位置关系，实现局部应力场向全局应力场的转换；最后，施加载荷及边界条件，计算出薄壁复杂曲面回转件车削加工变形；具体步骤如下：(a)进行2因素多水平全因子试验，获取每种组合下的残余应力分布根据给定的切削三要素以及工件外形，确定出实际加工过程中主偏角和切削线速度两个因素的变化范围；对主偏角取值时，当实际主偏角小于临界主偏角时，主切削刃参与切削的长度以及角度均不断变化，计算时按照实际主偏角进行；当实际主偏角大于临界值时，切削过程完全由刀尖圆弧完成，切屑截面完全相同，按照临界主偏角计算，即主偏角取值的最大值为临界主偏角；根据几何关系得出临界主偏角：其中，ap为背吃刀量，r为刀尖圆弧半径；在两个因素的变化范围内，根据实际需求选择因素的水平数，进行2因素多水平全因子试验，提取每种组合下的残余应力分布曲线；(b)利用多维线性插值对机加工非均匀残余应力场进行重构建立工件整体几何模型，按照确定的机加工残余应力影响深度对工件整体几何模型进行分割，划分为映射区域与非映射区域；映射区域内的单元沿层深方向进行细化，以反映表面残余应力的变化梯度；对映射区域内每个单元处对应的主偏角、切削线速度以及层深进行计算：单元的实际主偏角为当前进给方向与主切削刃之间的夹角；单元对应的切削线速度由公式v＝ωR确定，其中ω是车削加工的转速，为恒定值；R是该单元距轴线的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉文，王昊，段春争，徐金亭，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21