预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法技术

本发明专利技术涉及铝合金加工技术领域，提供一种预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法，包括：构建无初始残余应力的铝合金三维铣削模型；确定铣削加工的残余应力标准；无初始残余应力下的铝合金铣削单因素模拟和多因素正交模拟；基于单因素模拟实验结果确定各铣削参数对铣削加工最大残余应力的影响规律；基于多因素正交模拟实验结果判定各铣削参数对铣削加工最大残余应力的影响主次关系，得到铣削参数优化方案对铣削参数进行初步优化；预加初始残余应力的铝合金铣削模拟；预加初始残余应力的铝合金铣削参数优化。本发明专利技术能够使仿真过程更精确地反应工件的实际情况，降低实验操作的复杂性和成本，提高铝合金结构件的加工精度。工精度。工精度。

Optimization method of aluminum alloy milling parameters for simulation with pre added initial residual stress

The invention relates to the technical field of aluminum alloy processing, and provides a method for optimizing aluminum alloy milling parameters by pre adding initial residual stress for simulation, including: constructing a three-dimensional milling model of aluminum alloy without initial residual stress; Determine the residual stress standard of milling; Single factor simulation and multi factor orthogonal simulation of aluminum alloy milling without initial residual stress; Based on the results of single factor simulation experiment, the influence law of milling parameters on the maximum residual stress of milling is determined; Based on the results of multi factor orthogonal simulation experiment, the primary and secondary relationship of the influence of milling parameters on the maximum residual stress of milling processing is determined, and the milling parameter optimization scheme is obtained to preliminarily optimize the milling parameters; Milling simulation of aluminum alloy with pre added initial residual stress; Optimization of milling parameters of aluminum alloy with pre added initial residual stress. The invention can make the simulation process more accurately reflect the actual situation of the workpiece, reduce the complexity and cost of the experimental operation, and improve the machining accuracy of the aluminum alloy structural parts. Precision. Precision< br/>

【技术实现步骤摘要】
预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法


[0001]本专利技术涉及铝合金加工
，尤其是涉及一种预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法。

技术介绍

[0002]近年来航空工业对整体结构件的需求越来越迫切。铝合金因其密度小、比强度高、耐蚀性好等特点被广泛应用于航空航天。航空制造业中常用的变形铝合金多为2000系合金和7000系合金。7055铝合金是在7050的基础上降低Fe、Si含量，增加Zn、Cu含量得到的新型铝合金，具有高强度、高断裂韧性，作为机翼下壁板、桁架等整体结构件在空客A380、波音747飞机上得到广泛应用。
[0003]整体结构件具有结构复杂、材料去除率高、刚性差的特点，加工过程中，在夹紧力、铣削力、铣削热等多种因素的影响下会在结构件内部产生残余应力，其释放过程导致工件的翘曲、弯曲、扭曲或三者混合的变形，严重影响整体结构件的成品率。同时，残余应力在服役过程中释放所导致的变形也会给飞机带来严重的安全隐患。在实际加工前，往往先通过仿真，来模拟工件的实际情况，以获取优化的加工参数。现有铝合金加工的仿真技术中，有的考虑了初始残余应力进行仿真，但仅仅是为了确定工件具备初始残余应力时在已有加工参数下的最终残余应力及预测加工变形，没有考虑初始残余应力的影响对铝合金加工参数进行优化。可见，现有利用仿真优化铝合金加工参数的技术均没有考虑初始残余应力，导致仿真精度低下，难以反应工件的实际情况，仿真得到的加工参数下加工得到的铝合金结构件成品率较低，给应用过程带来安全隐患，而且增加了实验操作的复杂性和成本。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法，能够使仿真过程更精确地反应工件的实际情况，降低实验操作的复杂性和成本，提高铝合金整体结构件的加工精度。
[0005]本专利技术的技术方案为：
[0006]一种预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法，其特征在于，包括下述步骤；
[0007]步骤1：构建无初始残余应力的铝合金三维铣削模型
[0008]步骤2：确定铣削加工的残余应力标准；所述残余应力标准为允许的最大残余应力；
[0009]步骤3：无初始残余应力下的铝合金铣削模拟
[0010]以铣削参数为自变量，设计单因素模拟实验方案和多因素正交模拟实验方案，采用有限元仿真软件进行铝合金铣削模拟，得到各模拟实验中无初始残余应力下铝合金工件上的铣削加工最大残余应力；
[0011]步骤4：无初始残余应力下的模拟结果分析
[0012]对单因素模拟实验结果分别以各铣削参数为横轴、以铣削加工最大残余应力为纵轴作图，确定各铣削参数对铣削加工最大残余应力的影响规律；对多因素正交模拟实验结果基于极差分析判定各铣削参数对铣削加工最大残余应力的影响主次关系，并结合所述影响规律及残余应力标准得到铣削参数优化方案，采用所述铣削参数优化方案对铣削参数进行初步优化；
[0013]步骤5：预加初始残余应力的铝合金铣削模拟
[0014]对所述无初始残余应力的铝合金三维铣削模型预加初始残余应力，并采用初步优化的铣削参数进行铝合金铣削模拟，得到预加初始残余应力后铝合金工件上的铣削加工最大残余应力；
[0015]步骤6：预加初始残余应力的铝合金铣削参数优化
[0016]对比预加初始残余应力后铝合金工件上的铣削加工最大残余应力与残余应力标准的差别，采用所述铣削参数优化方案对铣削参数进行再次优化，并采用再次优化的铣削参数进行铝合金铣削模拟，若预加初始残余应力后在再次优化的铣削参数下铝合金工件上的铣削加工最大残余应力未达到所述目标，则继续进行再次优化；若达到所述目标，则再次优化的铣削参数为最终的铣削参数。
[0017]进一步的，所述步骤1中，所述铝合金三维铣削模型包括工件模型、铣刀模型；所述工件模型划分为切屑层、过渡层、基底层，选择材料为铝合金；所述铣刀模型为对刀具前角、后角、螺旋角、切削刃数目进行设置，选择刀具为硬质合金铣刀。
[0018]进一步的，所述步骤3中，所述铣削参数包括铣削速度、每齿进给量、铣削深度、铣削宽度，各铣削参数选取的实验点数目大于3。
[0019]进一步的，所述步骤3中，所述有限元仿真软件为ANSYS。
[0020]进一步的，所述步骤5中，所述初始残余应力通过对实际板材采用x射线衍射法获取。
[0021]进一步的，所述步骤5中，所述预加初始残余应力为在铝合金工件的各个节点施加。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]本专利技术通过预加初始残余应力进行铝合金铣削仿真来优化铝合金铣削参数，能够提高仿真精度，使仿真过程更精确地反应工件的实际情况，降低实验操作的复杂性和成本，优化后得到的铣削参数下铝合金整体结构件的加工精度较高，提高了铝合金结构件的成品率，消除了铝合金结构件应用过程的安全隐患。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法的流程图。
[0025]图2为具体实施方式中本专利技术的预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法对7055铝合金的铣削参数进行优化的过程中无初始残余应力下初步优化的铣削参数下铝合金工件的应力云图。
[0026]图3为具体实施方式中本专利技术的预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法对7055铝合金的铣削参数进行优化的过程中预加初始残余应力后初步优化的铣削
参数下铝合金工件的应力云图。
[0027]图4为具体实施方式中本专利技术的预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法对7055铝合金的铣削参数进行优化的过程中预加初始残余应力后再次优化的铣削参数下铝合金工件的应力云图。
具体实施方式
[0028]下面将结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步描述。
[0029]如图1所示，本专利技术的预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法包括下述步骤；
[0030]步骤1：构建无初始残余应力的铝合金三维铣削模型
[0031]步骤2：确定铣削加工的残余应力标准；所述残余应力标准为允许的最大残余应力；
[0032]步骤3：无初始残余应力下的铝合金铣削模拟
[0033]以铣削参数为自变量，设计单因素模拟实验方案和多因素正交模拟实验方案，采用有限元仿真软件进行铝合金铣削模拟，得到各模拟实验中无初始残余应力下铝合金工件上的铣削加工最大残余应力；
[0034]步骤4：无初始残余应力下的模拟结果分析
[0035]对单因素模拟实验结果分别以各铣削参数为横轴、以铣削加工最大残余应力为纵轴作图，确定各铣削参数对铣削加工最大残余应力的影响规律；对多因素正交模拟实验结果基于极差分析判定各铣削参数对铣削加工最大残余应力的影响主次关系，并结合所述影响规律及残余应力标准得到铣削参数优化方案，采用所述铣削参数优化方案对铣削参数进行初步优化；
[0036]步骤5：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预加初始残余应力进行仿真的铝合金铣削参数优化方法，其特征在于，包括下述步骤；步骤1：构建无初始残余应力的铝合金三维铣削模型步骤2：确定铣削加工的残余应力标准；所述残余应力标准为允许的最大残余应力；步骤3：无初始残余应力下的铝合金铣削模拟以铣削参数为自变量，设计单因素模拟实验方案和多因素正交模拟实验方案，采用有限元仿真软件进行铝合金铣削模拟，得到各模拟实验中无初始残余应力下铝合金工件上的铣削加工最大残余应力；步骤4：无初始残余应力下的模拟结果分析对单因素模拟实验结果分别以各铣削参数为横轴、以铣削加工最大残余应力为纵轴作图，确定各铣削参数对铣削加工最大残余应力的影响规律；对多因素正交模拟实验结果基于极差分析判定各铣削参数对铣削加工最大残余应力的影响主次关系，并结合所述影响规律及残余应力标准得到铣削参数优化方案，采用所述铣削参数优化方案对铣削参数进行初步优化；步骤5：预加初始残余应力的铝合金铣削模拟对所述无初始残余应力的铝合金三维铣削模型预加初始残余应力，并采用初步优化的铣削参数进行铝合金铣削模拟，得到预加初始残余应力后铝合金工件上的铣削加工最大残余应力；步骤6：预加初始残余应力的铝合金铣削参数优化对比预加初始残余应力后铝合金工件上的铣削加工最大残余应力与残余应力标准的差别，采用所述铣削参数优化方案对铣削参数进行再次优化...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨辉，李明阳，施静敏，王建伟，王立根，肖伟，
申请(专利权)人：有研工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：