【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空航天数控加工，具体涉及一种基于拓扑优化的环类件预切断工艺改进方法。
技术介绍
1、环类零件作为典型的航空发动机薄壁件，在制造过程中通常采用整环状态下直接切断的工艺，会导致环类零件回弹变形超差，从而影响工件的加工质量。其回弹变形问题一直是航空发动机制造关键技术难点之一。
2、为了改善此类问题，国内外研究学者常采取一些工艺改进手段，如采用分段式切割工艺，减少单次切断时切断余量造成的受力变形影响，提高整体的加工精度与质量；还有一部分学者采用慢走丝线切割加工方式，通过高精度、低速度的方式，减少直接切断时切断余量造成的受力变形影响，进而提高工件的加工质量；还有一部分学者通过半精加工预切断大部分，保留结构连接关系，提前释放残余应力。
3、无论是哪种切断方法，通常依赖于工艺人员自身的工艺编制经验，结合结构分析结果进行切断。这种设计方法在控制加工过程中的应力与变形时往往需要多次结构分析、再设计的过程迭代，效率较低，不利于制造的经济性。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于拓扑优化的环类件预切断工艺改进方法；具体技术方案如下：
2、一种基于拓扑优化的环类件预切断工艺改进方法，包括如下步骤：
3、步骤一：导入绘制好的零件三维模型，将材料数据加载到零件模型；
4、步骤二：建立零件材料卡片，包括材料名称、密度、弹性模量、泊松比的设置；
5、步骤三：对导入模型进行有限元网格划分，形成零件有限元模
6、步骤四：根据实际工况，对有限元模型进行约束设置与载荷设置；
7、步骤五：选定模型的拓扑区域，预设最小厚度、最大尺寸范围；
8、步骤六：对拓扑区域进行静力学分析优化和模态分析优化，得到优化设计方案；
9、步骤七：基于分析结果与设计方案，更新零件有限元模型；
10、步骤八：使用物理仿真技术，分别导入拓扑优化前后的有限元模型与零件初始应力文件；
11、步骤九：对原工艺零件模型进行变形与残余应力仿真分析；
12、步骤十：对拓扑优化后的模型进行变形与残余应力仿真分析；
13、步骤十一：对比分析零件工艺改进前后的变形与残余应力，判定零件是否满足设计目标；如果不满足，跳转到步骤五，采用二分法更新设计变量，重新进行优化设计，直至结果收敛，优化设计效果最佳，得到最终优化设计方案。
14、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益技术效果：
15、本专利技术首次提出基于拓扑优化技术，进行静力学分析优化和模态分析优化，得到优化设计方案，通过半精加工预切断80％，保留20％结构连接关系，提前释放残余应力，能够极大改善零件回弹变形超差问题，从而拥有更好的加工质量和经济性；
16、加工试验表明：按照本专利技术分析方法对工艺方案优化，优化后工件的变形可控，能合格交付；优化后工件的工艺变形由原来的0.067mm控制到0.03mm，应力由41mpa降低至19mpa，通过“减材”，破坏特征，有效降低了工件的变形和应力，从而对结构起到较好的保护作用。
17、该方法的实现，不仅解决多个型号环类零件的预切断工艺改进方法，同时可以应用于大多数薄壁类零件的工艺方案编制及工艺路线改进，具有较强的通用型和实用性，在为企业提升核心创新能力和研发效率的同时创造巨大的经济效益。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于拓扑优化的环类件预切断工艺改进方法，其特征在于：包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑优化的环类件预切断工艺...
【专利技术属性】
技术研发人员：张东禹，周鑫，马明阳，韩冰，徐立明，
申请(专利权)人：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。