[發(fā)明專利]一種復合材料智能化切削加工優(yōu)化方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011032660.X
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112182877A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢京;黃宏華;崔可
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇恒寶智能系統(tǒng)技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T7/00;G06T7/62;G06F113/26
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 陳變花

本申請?zhí)峁┮环N復合材料智能化切削加工優(yōu)化方法及系統(tǒng)，該方法包括：根據(jù)產(chǎn)品加工訂單獲取待加工產(chǎn)品的三維虛擬模型；識別三維虛擬模型的加工特征要素，按照預設(shè)的工藝規(guī)程生成加工特征要素的加工工藝路線；根據(jù)生成的加工工藝路線對三維虛擬模型進行加工過程的模擬操作，獲取模擬操作過程中各個工序的評價分數(shù)；對評價分數(shù)低于預設(shè)限值的工序進行優(yōu)化，獲取優(yōu)化后的加工工藝路線。本申請實現(xiàn)了復合材料的智能化切削加工過程的優(yōu)化，采用預先模擬切削過程的方法及時查找出加工工藝路線中的缺陷并進行優(yōu)化，提高了復合材料切削加工過程中的產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及智能制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復合材料智能化切削加工優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

碳纖維復合材料因其優(yōu)良的性能而在多個領(lǐng)域取得廣泛的應用，其構(gòu)件質(zhì)量輕，比強度和比剛度高，通常成型后的構(gòu)件在精度方面達不到要求，所以需要進行后期的切削加工處理，例如：車削、銑削、磨削和鉆孔，切削過程中控制加工工藝參數(shù)設(shè)置，如纖維取向、軸向、切向進給速度和切削速度，而碳纖維復合材料屬于一種難加工的材料，容易產(chǎn)生分層和撕裂等缺陷。

碳纖維復合材料難切削的特性主要是其硬度高、層間剪切強度低，對于刀具的磨損和崩刃都非常嚴重，一般刀具的磨損主要在刀尖處先形成一個亮點，然后主切削刃和副切削刃相繼磨損，碳纖維復合材料的車削加工經(jīng)過擠壓、滑移、擠裂和分離四個階段，相同條件下，碳纖維復合材料的切削力要比金屬材料大得多，要保證碳纖維復合材料表面的加工質(zhì)量，不僅要選擇合適的刀具，還要選擇合理的切削用量。

鉆孔加工過程中存在材料離層現(xiàn)象，刀具的磨損以及孔內(nèi)壁的質(zhì)量問題。通常把損傷區(qū)最大直徑和孔徑比率稱為損傷因子，表示分層現(xiàn)象的程度，分層因子越大，表示分層問題越嚴重。推力的大小可以表示分層程度。對于成型的非標鉆頭，較大的進給速度和鉆頭直徑可以減少分層，并且鉆頭切削力會隨著直徑比的減小而增大，隨著進給速度的增大而增大。

復合材料層間強度低，易在切削力的作用下產(chǎn)生分層，纖維復合強度高，均勻性差，難切削。切削加工過程中易產(chǎn)生基體開裂、脫膠(造成分層)、分層和纖維斷裂等缺陷。鉆孔缺陷包括：在孔出入口最外層表面的分層和撕裂缺陷。復合材料精度要求高，不能容忍加工過程中的一點異常偏差，在復合材料的切削加工過程中廢品率較高。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于提供一種復合材料智能化切削加工優(yōu)化方法及系統(tǒng)，實現(xiàn)了復合材料的智能化切削加工過程的優(yōu)化，采用預先模擬切削過程的方法及時查找出加工工藝路線中的缺陷并進行優(yōu)化，提高了復合材料切削加工過程中的產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。

為達到上述目的，本申請?zhí)峁┮环N復合材料智能化切削加工優(yōu)化方法，該方法包括：根據(jù)產(chǎn)品加工訂單獲取待加工產(chǎn)品的三維虛擬模型；識別三維虛擬模型的加工特征要素，按照預設(shè)的工藝規(guī)程生成加工特征要素的加工工藝路線；根據(jù)生成的加工工藝路線對三維虛擬模型進行加工過程的模擬操作，獲取模擬操作過程中各個工序的評價分數(shù)；對評價分數(shù)低于預設(shè)限值的工序進行優(yōu)化，獲取優(yōu)化后的加工工藝路線。

如上的，其中，一種復合材料智能化切削加工優(yōu)化方法，還包括：根據(jù)優(yōu)化后的加工工藝路線對復合材料進行實際加工操作；獲取復合材料加工過程中的撕裂因子、纖維殘余因子和分層因子；將獲取的撕裂因子、纖維殘余因子和分層因子輸入到缺陷類型判定模塊中，判斷復合材料加工過程中存在的缺陷類型；根據(jù)獲取的缺陷類型對復合材料的工藝參數(shù)進行優(yōu)化。

如上的，其中，識別三維虛擬模型的加工特征要素，按照預設(shè)的工藝規(guī)程生成加工特征要素的加工工藝路線的方法包括：識別三維虛擬模型的加工特征要素；加載預設(shè)的工藝規(guī)程；根據(jù)預設(shè)的工藝規(guī)程，獲取各個加工特征要素的工序流程；確定工序流程中各個工序的工序內(nèi)容。