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申请/专利权人：浙江理工大学

摘要：本发明公开了一种基于生死单元的薄壁件加工变形迭代预测方法及系统，应用于薄壁件精密加工制造技术领域，根据悬臂梁理论计算刀具在铣削力影响下的变形；对刀具‑工件接触区域进行分析，并利用螺旋刀刃‑加工面的接触线来对有限元模型施加铣削力；在进给位置x处，模拟铣削过程中的材料去除并分析薄壁件的变形量；辨别加工变形量是否在设置的误差范围内，若超出误差，更新x处的切削宽度，重新计算铣削力与螺旋刀刃‑加工面的接触线，直到变形量收敛至误差范围内；在下一个进给位置x+1处再次进行迭代分析直到加工完成；对分析完的加工面进行重构，计算薄壁件加工变形的轮廓误差；本发明利用生死单元计算得到了可靠的加工变形预测值。

主权项：1.一种基于生死单元的薄壁件加工变形迭代预测方法，其特征在于，包括：对待加工的工件毛坯进行有限元建模；根据分析步数量对刀具的进给路径离散化处理；根据刀具的几何模型沿刀具轴向分解成有限微元，建立微元铣削力模型，得到每个刀齿的平均铣削力；根据悬臂梁理论，利用每个刀齿的平均铣削力计算刀具在铣削力影响下的变形；利用刀具的进给路径离散化处理结果，对刀具-工件接触区域进行分析，并根据加工参数与刀具几何信息确定刀具-工件接触区域的边界与螺旋刀刃-加工面的接触线，来对有限元模型施加铣削力；其中具体实现方法为：划分刀具-工件接触区域：最后一个刀具微元切入工件的位置交点与刀具刀尖脱离工件的切出点为矩形的对角顶点；曲面abcd即铣削过程中刀具-工件的接触面积；曲面中ad边是切削刃开始切削工件的切入边缘，其长度等于轴向切削深度ap；曲面bc边是切削刃完成切削过程离开工件的切出边缘，其长度与边ad相等；曲面ab边是刀具底部与工件形成阶梯状的已加工与未加工面的分割边缘；顶点d是顶端微元n切入工件的切入位置，顶点b是刀具刀尖，即第j个切削刃上的第1个切削微元，完成切削离开工件的切出位置；弧lab为刀尖扫掠工件的弧长度也是曲面ab边与cd边的长度表示为： 其中αen为工件的切出角为： 划分螺旋刀刃-加工面的接触线：设第j个切削刃的最后一个微元n从a点进入开始到第j个切削刃的刀尖点从c点切出，刀尖点走过的弧长α为： 即刀具第j个齿的第一个微元与第n个微元的直线以刀具的轴向方向倾斜β角度后在曲面abcd中的映射即为螺旋刀刃-加工面的接触线；相邻两接触线的距离为其中z为刀具齿数；通过接触线施加铣削力：利用刀具微元的分割点与螺旋线的交点，在分析步骤将铣削力加载至螺旋线的交点上来模拟工件在铣削中的受载情况；在进给位置x处，利用生死单元技术删除加工区域的计算单元来模拟铣削过程中的材料去除并计算工件的变形量；辨别加工变形量是否在设置的误差范围内，若超出误差，更新x处的切削宽度，重新计算铣削力与螺旋刀刃-加工面的接触线，再次计算加工变形量直到变形量收敛至误差范围内；在下一个进给位置x+1处再次进行迭代分析直到加工完成；得到所有离散的进给位置处的误差收敛后的变形量；对分析完的加工面进行重构，计算工件加工变形的轮廓误差。

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