[發明專利]薄壁結構件的壁厚均勻性控制銑削加工方法

有效

• 申請號: 201711205994.0
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN109840337B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 陳明;陳杰;李中權;明偉偉;安慶龍;郭國強
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海航天精密機械研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;B23C3/02;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種薄壁結構件的壁厚均勻性控制銑削加工方法，其特征在于，通過在ABAQUS有限元分析軟件中導入工件模型以及J-C本構模型，以通過高速銑削試驗確定的最優銑削加工工藝參數進行銑削路徑仿真，根據仿真結果制定不同整體走刀方式和型腔內部走刀路徑的組合方案，最后通過壁板銑削試驗，確定最優走刀路徑方案，使得工件變形最利于保持銑削過程中的壁厚均勻性，實現壁厚均勻性控制；

所述的最優走刀路徑方案，通過壁板銑削試驗確定得到，即裝夾工件后，根據仿真結果確定的不同的整體走刀路徑和型腔內部走刀路徑，制定對不同組合的加工路徑方案，以最優切削參數進行銑削試驗，試驗結束后使用超聲測厚儀測量加工壁板的壁厚，最后對比壁板變形程度和壁厚均勻性確定最優的整體走刀路徑和型腔內部走刀路徑；

所述的整體走刀路徑包括：先從薄壁壁板網格狀型腔的中間一列開始加工，然后間隔一列依次向兩邊加工，最后再回到中間，依次間隔一列加工剩下的各列型腔，充分利用未加工區域對正在加工區域提供剛性支撐，減小加工弱剛性區域導致的變形，達到型腔銑削時的壁厚控制；銑削完成一層后再從中間一列開始下一層的銑削，依次循環，逐層銑削，避免一次性銑削完一個型腔后剛性過弱導致在相鄰型腔銑削時發生大變形，提高壁厚可控性；整體型腔銑削順序左右對稱；

所述的型腔內部走刀路徑包括：采用螺旋下刀的方式切入工件，單個型腔內部采用螺旋走刀和擺線走刀結合的復合走刀方式，具體為：在型腔中間部分采用螺旋走刀，以型腔中心點為銑削起點，沿著阿基米德螺旋線軌跡進行走刀；在型腔四個角的位置采用擺線走刀，刀具在自轉的同時也在公轉，且公轉軌跡的包絡線為螺旋線。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的導入，將工件模型導入ABAQUS有限元分析軟件，設置工件模型的初始殘余應力，并對工件模型進行模擬真實裝夾的約束。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的最優銑削加工工藝參數，通過高速銑削試驗，測量試驗過程中的切削力、切削溫度和已加工表面粗糙度，然后根據測量結果確定最優的切削參數。

4.根據權利要求1或3所述的方法，其特征是，所述的最優銑削加工工藝參數具體包括：主軸轉速的選擇范圍為16000r/min～20000r/min，每齒進給量的選擇范圍為0.15mm/z～0.25mm/z，軸向切深的選擇范圍為3mm～5mm，根據加工壁板網格的尺寸靈活選擇刀具直徑，從而確定徑向切寬。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的J-C本構模型是指：通過Hopkinson壓桿實驗分析結構件材料的動態力學行為，建立得到的2219航空鋁合金的J-C本構模型，具體為：其中：A＝376；B＝230；C＝0.0011；m＝2.86；n＝0.10；T_m＝816K。