航空薄壁件三维铣削过程的有限元仿真.pdfVIP

工艺与检潮T0ehn010gyand 航空薄壁件三维铣削过程的有限元仿真 辛顺强 叶海潮 王聪康 (南昌航空大学航空与机械工程学院，江西 南昌330063) 摘 要：铣削加工中铣削力是导致；~n-r变形的直接原因，而航空薄壁件Jj~-r中，JJNT变形是JJUr误差产生的 主要因素。通过有限元法对航空薄壁件的铣削过程进行三维仿真模拟。揭示了切削深度、切削速度 以及摩擦因素对切削力的影响。 关键词 ：有限元法 薄壁件 铣削 切削力 TheFiniteElementSimulationsofThree-dimensionalMilling ProcesstotheAirnauticaIThin—walledParts XIN Shunqiang。YEHaichao，WANG Congkang (SchoolofAeronauticalandMechanicalEngineering，NanchangHangkongUniversity-Nanchang330063，CHN) Abstract：Themillingforceisthedirectcausethatleadstodeformationprocessing，butfortheprocessingofair thinpieces，machiningerrorsisamajorfactorthatresultsdeformation．Throughthree—dimensionalsin1． ulationsofairnauticalthin—walledpartsofmillingprocessusingfiniteelementmethod，itwasrevealed thatcuttingforcewasimpactedbythedepthofcut，cuttingspeedandfrictionfactorsdircetly． Keywords：FiniteElementMethod；Thin-wallParts；Milling；CuttingForce 航空薄壁件因其特有的强度高、重量轻、具有高承 材料弹塑性变形行为可以简述如下：在小应变时，材料 载性等特点，越来越多地在航空工业中得到应用，特 性质基本为线弹性，弹性模量E为常数；应力超过屈 别是在要求降低 自身重量又不失强度、刚度的大型飞 服应力(yieldstress)后，刚度会显著下降，此时材料的 机制造中得到很好的应用 J。但是薄壁零件刚性差， 应变包括塑性应变(plasticstrain)和弹性应变 (elastic 强度弱，在加工中极易变形，使零件的形位误差增大， strain)两部分；在卸载后，弹性应变消失，而塑性应变 不易保证零件的加工质量。铣削加工作为加工整体 是不可恢复的；如果再次加载，材料的屈服应力会提 梁、框、肋等形状复杂、大尺寸、弱刚度薄壁构件最为典 高，即所谓的加工硬化(workhardening)。 型的方法在航空制造 中被广泛采用。 在单向拉伸／压缩实验中得到的数据通常以名义 目前针对切削加工的有限元仿真模拟一般都集 中 应变 …和名义应力 or。表示，其计算公式为 在二维正交切削上 ，而针对实际的三维铣削过程 占。=Al／1o (1) 模拟研究的很少。为了能够真实地反映铣削加工过 ro =F／A0 (2) 程，笔者采用有限元软件ABAQUS建立铣削加工的有 式中，△z为试样的长度变化量；为试样的初始长度；F 限元三维模型，获得了铣削力，并分析了铣削力随切削 为载荷 ；A为试样 的初始截面面积。 深度、切削速度变化的规律，同时研究了摩擦因素对切