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框类薄壁件装夹和切削参数的同步优化

王沙沙  
【摘要】:目前很多领域(特别是航空航天领域)为了减轻零部件重量,大量使用薄壁零件。其中,由腹板以及垂直于腹板的侧壁组成的框类薄壁件特别常见。该类薄壁件在切削和装夹的共同作用下极易产生变形,加工精度往往难以保障。因此,研究如何提高该类薄壁件的加工精度有着很大的现实意义。 针对框类薄壁件在切削力和夹紧力的共同作用下容易产生变形的问题,为了弥补分步优化装夹和切削参数的不足,本文提出了应用粒子群算法同步优化装夹和切削参数的方法,建立了框类薄壁件切削参数和装夹的优化模型,通过在粒子群算法的指导下改变有限元模型中装夹和切削参数,探索使框类薄壁件的加工弹性变形最小的装夹和切削参数组合。 首先,确立了立铣刀的铣削力经验模型,运用正交试验和回归分析方法,进行了铝合金6061试验件的铣削,确定了适合现有加工条件的铣削力经验模型参数,进而使铣削力模型更贴近实际加工情况,更能准确地预测框类薄壁件的铣削力。其次,依据框类薄壁件铣削加工的特点,建立框类薄壁件铣削加工有限元模型,提出了“移动加载单元生死算法”。最后,建立了框类薄壁件切削参数和装夹的优化模型,通过在粒子群算法的指导下改变有限元模型中装夹和切削参数,探索使框类薄壁件的加工弹性变形最小的装夹和切削参数组合。仿真结果表明:本文提出的优化方法具有明显的优化效果。 通过对具体的框类薄壁零件进行仿真分析和加工试验,验证了本文所提方法的可行性。试验结果表明:应用所提出的同步优化设计方法能有效地减小框类薄壁件的加工弹性变形,可用于提高框类薄壁零件加工精度。


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