薄壁框体零件优质高效加工工艺方法.doc

薄壁框体零件优质高效加工工艺方法 第37卷第4期 2011勺:8月 东华大学(自然科学版) JOURNAI()FDONGHUAUNIVERSITY(NAI,URAISCIENCE) Vo1.37,NO.4 Aug.2O11 文章编号:1671—0444(2011)04—0412—04 薄壁框体零件优质高效加工工艺方法 钱玲楠,李蓓智,杨建国,周亚勤,吴雪逖 (东华大学机械工程学院,上海201620) 摘要:以航空航天中常用的薄壁框体类零件为例,在提高加工效率和保证加工质量的前提下,研究 走刀路径和装夹方案的优选方法,提出了针对薄壁框体类零件的加工策略,即粗加工装夹力应垂直 于框体的最长边,刀具平行于框体最长边快速走刀是最高效的走刀路径,尽可能选用小的精加工余 量可最大限度地提高框体零件的加工效率.制定了针对框体类零件的精加工余量计算式. 关键词:薄壁框体零件;走刀路径;装夹方案;精加工余量 中图分类号:TH162文献标志码:A ProcessingMethodfor ManufaCturingofThin HighQualityandEfficiency WalledFrameComponent QIANLing-nan,L,Bei梲hi,YANGJian梘uo,ZHOUYa-qin,WUXue?ti (CollegeofMechanicalEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China) Abstract:Takingthin梬alledframecomponentforexample,theoptimizedtoolpathandclamping schemesareselectedtoimproveitsmachiningqualityandefficiency.Aimingatthethinwalledframe component,themethodsofmachiningincludeclampingforceverticaltothelongestedgeofcomponent duringtheroughmachining,movingthecutterparalleltothelongestedgeofframeresultinthe minimumtoolpathlengthandlesseningtheallowanceoffinishmachiningassoonaspossibletoimprove themachiningefficiency.Formulaforcalculationoffinishmachiningallowanceisestablished. Keywords:thinwalledframecomponent;toolpath;clampingschemes;allowanceforfinishmachining 航空航天薄壁件的刚性,工艺性差,极易在装夹 力,切削力及残余应力的影响下产生加工变形,减小 薄壁件的加工变形一直是国内外学者研究的热点, 而薄壁件加工变形的影响因素复杂,因此易造成实 际加工过程中不可控的变形,加工效率低下. 朱静怡等L21从典型航空薄壁零件工艺刚度人 手,对零件落刀位置,零件厚度,加工特征及其相互 间的壁厚以及加丁路径进行了数值模拟,得到合理 运用零件的刚度可以制定合理的加工工艺,从而大 幅度减/bDlT变形.郭魂等提m了对框类零件采 用拉伸装夹的方法,改变工件表面的残余应力分布 状态,但并没有给出具体的方法以确定合适的拉伸 力大小.董跃辉等对加工过程中的薄壁件装夹方 案进行了优选,将工件视为弹性体,装夹及支撑作为 刚体,运用有限元分析软件进行了模拟,研究表明夹 具或支撑间距较大时,先在刚性较差的材料表面上 进行装夹,每个夹紧力均在一步内施加的方案是最 佳装夹方案,但其仅考虑了框类零件的精加工装夹 方案,未考虑主要引起加工变形的粗加工过程的装 夹方案.武凯等.针对薄壁结构框体零件切削加工 收稿日期:2011—03—28 基金项目:闰家tt然科学基金资助项目 作者简介:钱玲楠(1987),女,江苏苏卅1人,硕士研究生,研究方向为先进制造与丁艺.Email:qianlingnan@163.corn 李倍智(联系人),女,教授,E—mail:IBZhi@ 第4期钱玲楠,等:薄壁框体零件优质高效加工工艺方法413 变形问题,提出大切深法及分步环切法可以充分利 用薄壁零件自身刚性,减小加工变形,提高加工精 度,但对于精加工采用大切深法是否适用还有待于 验证,且从减小加工变形的角度采用分布环切的走 刀路径,并没有考虑到装夹方案和加工效率的问题. 在框体加工时,刀具路径的长度和加工时间