薄壁件加工過程優(yōu)化仿真技術(shù)研究

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1、南京航空航天大學碩士學位論文摘要航空薄壁件結(jié)構(gòu)復雜剛性差在夾緊力和切削力作用下容易產(chǎn)生較大的加工變形難以保證工件較高的加工精度因此圍繞低剛度零件采用有限元仿真等方法研究薄壁件加工過程優(yōu)化技術(shù)對加工精度的提高有著重要的理論意義和實用價值本文以航空中小型薄壁件為對象采用仿真分析與試驗研究相結(jié)合的方法從不同優(yōu)化角度分析了加工精度的提高方法包括薄壁件加工過程中的裝夾優(yōu)化切削參數(shù)優(yōu)化以及路徑補償優(yōu)化方法具體研究工作如下研究了中小型薄壁件裝夾方案的優(yōu)化方法建立了以最小化關(guān)鍵面上裝夾變形引起的形位誤差為目標函數(shù)的裝夾優(yōu)化數(shù)學模型分析了基于有限元分析軟件ABAQU

2、S的裝夾方案優(yōu)化流程和關(guān)鍵問題基于優(yōu)化模型和優(yōu)化流程完成了裝夾方案的優(yōu)化在裝夾優(yōu)化的基礎(chǔ)上對薄壁件加工過程切削參數(shù)優(yōu)化進行了研究建立了薄壁件分層銑削變形預測動態(tài)模型在此基礎(chǔ)上分析和比較了不同切削條件下的工件加工變形的大小與變化趨勢采用遺傳算法與有限元仿真相結(jié)合的方法優(yōu)化了薄壁件加工過程中的切削參數(shù)為了進一步減少加工誤差在裝夾優(yōu)化和切削參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上研究了薄壁件路徑補償?shù)膬?yōu)化方法根據(jù)路徑補償?shù)脑硖岢隽送耆a償和優(yōu)化補償兩種路徑補償方法并建立了路徑補償優(yōu)化模型分析和比較了補償前后的加工誤差進行了試驗加工經(jīng)過與有限元仿真結(jié)果的比較驗證了有限元分析模型

3、和優(yōu)化模型的正確性和有效性為了實現(xiàn)快速優(yōu)化過程在深入研究ABAQUS二次開發(fā)方法的基礎(chǔ)上完成了用于加工過程優(yōu)化的快速仿真平臺的開發(fā)該平臺有效地集成了裝夾優(yōu)化加工變形預測切削參數(shù)優(yōu)化和主動路徑補償及優(yōu)化等功能為實現(xiàn)參數(shù)化分析運算提供了友好的用戶交互界面關(guān)鍵詞薄壁件有限元裝夾優(yōu)化變形預測切削參數(shù)優(yōu)化路徑補償優(yōu)化i薄壁件加工過程優(yōu)化仿真技術(shù)研究ABSTRACTBecauseofcomplexstructureandlowrigidity,thin-walledpartsinaeronauticengineeringareeasytobedeformedw

4、hentheclampingforcesandcuttingforcesareemployed.Asaresult,itisdifficulttoensurethehighmachiningaccuracyofparts.Researchonoptimizationtechnologyofmachiningprocessofthin-walledpartsbyusingfiniteelementmethod(FEM)hasimportanttheoreticalandpracticalvalueinimprovingmachiningaccurac

5、y.Inthispaper,optimizationmethodsofimprovingmachiningaccuracyofpint-sized/medium-sizedthin-walledaeronauticparts,whichincludeoptimizationmethodoffixturing,optimizationmethodofcuttingparametersandoptimizationmethodofactivecompensationpath,areanalyzedbyintegratingsimulationandex

6、perimentation.Themainworkisasfollows:Firstly,anoptimizationmethodoffixturingschemeofpint-sized/medium-sizedthin-walledpartsisresearched.Mathematicsmodelofoptimizingfixturingaimingatminimizingformandpositionerrorsofimportantfacescausedbyfixturingdeformationsisfounded.Keypointsa

7、ndprocessesofoptimizingfixturingwithfiniteelementanalysis(FEA)software(ABAQUS)arestudied.Secondly,anoptimizationmethodofcuttingparametersofthin-walledpartmachiningwithoptimumfixturingisresearched.Dynamicsimulationmodelwhichcanpredictdeformationsofthin-walledpartinlayeredmillin

8、gisestablished.Withthismodel,themagnitudesandchangingtrendofm