一种隔框类整体结构件优化切削路径的方法

摘要

本发明提供了一种隔框类整体结构件优化切削路径的方法，属于现代结构设计和制造技术领域,解决了对隔框类整体结构件的加工过程中的切削路径进行优化的问题。该方法包括以下步骤:(1)对隔框类整体结构件单个隔框建立有限元模型,加载初始内应力；(2)对单个隔框进行动态切削仿真，得到优化的切削路径；(3)对隔框类整体结构件建立有限元模型，并加载初始内应力；(4)对整个隔框进行动态切削仿真，得到优化的切削路径；此方法采用动态切削仿真的切削路径优化的方法，能够在实际加工零件之前进行提前分析预测，优化切削路径，从而调整相应的加工策略，有效控制加工变形，缩短零件的生产周期，降低生产成本。

主权项

一种隔框类整体结构件优化切削路径的方法，其特征在于，该方法包括以下内容：1)根据该零件的结构特点，将零件的隔框进行划分成为单个隔框；确定动态切削仿真方法：首先确定工件材料被去除的区域作为将要切除的单元，并将这部分单元设为一个“集合”，设定的集合按照指定顺序一步一步依次去除；2)单个隔框的刀具路径优化方法，包括以下步骤：2.1制定的不同切削路径；每一次选择一种切削路径；2.2对单个隔框的毛坯建立有限元模型，赋予材料属性并加载初始残余应力，加载初始残余应力的步骤包括：测量毛坯表面残余内应力、计算毛坯内部残余内应力以及加载毛坯整体残余内应力；毛坯表面残余应力的测量采用钻盲孔法测量；毛坯内部残余内应力利用裂纹柔度法计算；得到的应力值满足下述两个应力公式：$\underset{-h/2}{\overset{h/2}{\int }}{\mathrm{\sigma dx}}^{\prime }=0,\underset{-h/2}{\overset{h/2}{\int }}{\mathrm{\sigma x}}^{\prime }{\mathrm{dx}}^{\prime }=0,$其中，x′为从毛坯中性面到表层的厚度坐标，σ为厚度为x′时的应力值，h为毛坯总厚度；毛坯整体残余内应力沿厚度方向均匀分布,在有限元建模时,根据工件的实际尺寸,将有限元网格沿厚度方向划分为若干层,再逐层添加残余应力；2.3使用所述的动态切削仿真方法，按照制定的不同切削路径中的一种切削路径切除材料，直至加工出单个隔框，得到加工过程中残余应力释放和加工应力共同作用下单个隔框的变形量；2.4对于隔框的每一种切削路径，重复实施步骤2.3；比较不同的切削路径的加工过程中残余应力释放和加工应力共同作用下零件的变形量，选出变形量最小的一种切削路径，即为最优切削路径；3)整个隔框类结构件刀具优化路径方法，包括以下步骤：3.1制定不同的隔框加工顺序；每一次选择一种隔框加工顺序；3.2对整个隔框类结构件的毛坯建立有限元模型，赋予材料属性并加载初始残余应力：加载初始残余应力的步骤包括：测量毛坯表面残余内应力、计算毛坯内部残余内应力以及加载毛坯整体残余内应力，每个步骤的方法与步骤2.2实现方法一致；3.3用所述的动态切削仿真方法，在步骤2.4单个隔框的刀具路径优化的基础上，按照单个隔框的刀具路径优化路径加工单个隔框，按照制定的不同的隔框加工顺序作为动态切削仿真方法的指定顺序切除材料，加工出整个隔框类结构件，得到加工过程中残余应力释放和加工应力共同作用下零件的变形量；3.4对于每一种隔框加工顺序，重复实施步骤3.3；比较不同的切削路径的加工过程中残余应力释放和加工应力共同作用下零件的变形量，选出变形量最小的一种切削路径，即为最优切削路径。