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隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各行業(yè)、各部門對產(chǎn)品精度提出了越來越高的要求.在機械制造業(yè)，傳統(tǒng)工藝規(guī)程的制定大都建立在經(jīng)驗或?qū)嶒灥幕A(chǔ)上，產(chǎn)品質(zhì)量的提高很難實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。要提高產(chǎn)品的整體制造精度，除了需要滿足一定的硬件要求外，必須將工藝規(guī)程的制定建立在科學(xué)計算的基礎(chǔ)上，使工藝由經(jīng)驗設(shè)計逐漸走向定量分析，加工工藝由技藝發(fā)展成為工程科學(xué)。隨著計算機技術(shù)和有限技術(shù)的發(fā)展，對加工過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行有限元分析仿真計算成為可能。在航空工業(yè)，薄壁零件和整體結(jié)構(gòu)件加工變形的控制與加工質(zhì)量的提高長期得不到有效解決，針對薄壁零件和整體結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生加工變形的主要工藝環(huán)節(jié)，采用有限元技術(shù)進行分析計算。通過對工件制造過程的有限元仿真分析，對工件的加工質(zhì)量進行預(yù)測，以便采取相應(yīng)的工藝措施，提高其制造精度。
由于薄壁零件剛度較差，在切削加工時，由于存在切削力作用，會產(chǎn)生“讓刀現(xiàn)象”，數(shù)控加工時，即使刀具完全準確地按零件設(shè)計輪廓走刀，也會產(chǎn)生上厚、小薄、尺寸超差現(xiàn)象。目前，生產(chǎn)中常用的方法是在精加工中最后1次走刀后，無進給光切幾次。該法雖然能夠?qū)⒋蟛糠謿堄嗖牧铣簦@樣坐會大大增加加工工時，且加工表面粗糙、生產(chǎn)效率低下。利用有限元技術(shù)與數(shù)控加工技術(shù)結(jié)合，可有效解決傳統(tǒng)制造方法無法克服的這一制造難題。
分析切削力引起薄壁結(jié)構(gòu)零件加工變形的有限元模型，采用功能強大的有限元軟件ANSYS進行計算。工件為壁厚8 mm的框類零件，工件材料為7A04鋁合金，該材料的彈性模量為73 GPa，泊松比為0.3，圖中A，B兩條曲線分別對應(yīng)著加工刀具位于圖中的A，B位置時，因垂直于壁厚方向的569 N的切削分力引起沿走刀方向各節(jié)點的變形位移量δ，變形的量值是垂直于壁厚方向的。由圖看出，切削力引起薄壁結(jié)構(gòu)零件加工變形是非常明顯的，且刀具所在切削位置處工件的變形量最大.由于受工件結(jié)構(gòu)影響，不同位置處工件的剛度不同，即使在相同大小切削力作用下，不同的刀具切削位置引起的工件最大變形量也是不同的，切削力引起各節(jié)點變形量是隨加工過程的進行動態(tài)變化的。
在實際的切削加工過程中，如果不對圖所示因切削力引起的加工變形進行補償，則當?shù)毒咭谱吆螅@部分變形量必然按照一定的比例回彈，形成加工誤差。傳統(tǒng)的數(shù)控加工編程是按工件與刀具幾何純剛性進行的，沒有考慮到由于存在切削力、被加工材料的性能等物理、力學(xué)等各種因素引起材料變形。為提高工件的制造精度，所以在數(shù)控加工的過程中，必須對切削力引起工件變形進行補償，為達到這一目的，可根據(jù)上述有限元的計算結(jié)果，通過修改原有的刀位文件，獲得經(jīng)過補償了的刀位文件，形成滿足制造精度要求的新的走刀路徑。
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