【正文】 件的剩余判斷，控制在加工范圍內(nèi)。對(duì)此，在加工此類構(gòu)件時(shí)需要一種技術(shù)來保障其構(gòu)件的質(zhì)量，此項(xiàng)技術(shù)為高速加工技術(shù)。其選擇的工序原則是，力的釋放要順暢在加工過程中，要有好多夾緊力，不能積存過多熱量。mm/min徑向切深 mm 軸向切深 mm350001500依據(jù)上面的設(shè)置，通過理論計(jì)算獲取到余量。在換刀操作和換位加工上所花費(fèi)的時(shí)間多少還要依據(jù)加工要求和工件的復(fù)雜程度而定，其加工要求是諸如表面粗糙度以及工件精度等，其復(fù)雜性主要是工件的孔群數(shù)量以及孔徑孔深等。針對(duì)其問題的解答，目前比較達(dá)成共識(shí)的有三類：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、精確算法和啟發(fā)式求解法。這兩種方法的工作原理是一樣的，下邊就介紹一種，Y向路徑法。第4章 工件加工變形研究和夾具設(shè)計(jì)在加工工件時(shí)是需要對(duì)其進(jìn)行定位和加緊，而這兩個(gè)過程就是裝夾過程的內(nèi)容，在進(jìn)行裝夾時(shí)，由于其組成部分具有聯(lián)動(dòng)作用，需要同時(shí)考慮。真空吸附夾具的特點(diǎn)是對(duì)部件的外部不會(huì)存在損壞現(xiàn)象，并且在吸附物體方面平穩(wěn)可靠。機(jī)床夾具在整個(gè)加工工藝中有著不可替代的作用，在高速切削過程中，其對(duì)加工效率和質(zhì)量有很大的影響，主要體現(xiàn)在：能夠影響到位置的精度；構(gòu)件被夾緊后變形減小；使用上方便；夾具可塑性高。如圖所示，做簡要說明，定義平面1為基準(zhǔn)面，原因是他是一個(gè)狹長面，可以控制住z方向 轉(zhuǎn)動(dòng)和y向移動(dòng)?？刂谱冃蔚姆匠淌绞? KU＝F （）K是整體剛性矩陣；F 是荷載列陣；U 是位移列陣。在高速加工過程中，切削熱的產(chǎn)生來源于切削力，這從某種角度說明，切削力的大小可以對(duì)刀具的損害程度和使用壽命有一定的影響。為更加準(zhǔn)確的分析，借助微分概念，將整個(gè)面積分解為若干個(gè)微單元，然后通過理論分析計(jì)算出微單元的受力情況，然后求和獲取總切削力。對(duì)此，學(xué)者們對(duì)其進(jìn)行研究，提出有限差分法和有限變分法來補(bǔ)充上面的不足。因?yàn)閱卧梢员辉O(shè)計(jì)成所需的幾何形狀，則有限元法可以模擬復(fù)雜的求解域。(6)求解線性或非線性的微分方程組。需要定義的參數(shù)有，統(tǒng)一單位制，對(duì)使用單元類型做定義，實(shí)常數(shù)定義，材料的特性定義和使用材料數(shù)據(jù)庫等。（2）建模ANSYS軟件實(shí)體建模時(shí)為用戶提供兩種建模方法，即由低到高的建模和由高到低的建模。1前處理模塊本部分主要講述三個(gè)功能：參數(shù)定義、實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分。(4)構(gòu)造單元整體剛度矩陣。從整體的角度，有限元法是數(shù)值解，而在分段的而言，亦是解析解。力學(xué)問題是工程技術(shù)領(lǐng)域常見問題，需要作用有關(guān)方程對(duì)其解決，即微分方程以及與之相對(duì)應(yīng)的邊界條件。當(dāng)?shù)毒吆凸ぜ牧洗_定時(shí)，只有切削深度、切削寬度、每齒進(jìn)給量、切削速度成為切削力的主要因素。本文的工件，為實(shí)現(xiàn)變形最小化的目的需要從兩個(gè)方面著手，即進(jìn)給量減小和優(yōu)化安裝方式。為防止此種變形的發(fā)生，需要采用壓條壓緊。當(dāng)其處于加工過程中，會(huì)產(chǎn)生較大的力作用在底面上，于是，其穩(wěn)定性的好與壞也是由底面決定。課題的研究對(duì)象是比較典型的薄壁構(gòu)件，材質(zhì)為硬鋁合金，剛性差，工藝要求高。對(duì)于液壓可調(diào)夾具，具有的特點(diǎn)是可調(diào)性，即在加工過程中壓板可以調(diào)節(jié)松緊狀態(tài)，并且可以將刀具移出加工區(qū)，在這種可調(diào)夾具中可以保證切削軌跡的連續(xù)性，當(dāng)?shù)毒哌\(yùn)行到切過壓緊的位置后，此裝夾系統(tǒng)會(huì)使可調(diào)的壓板返回原來位置；在結(jié)構(gòu)上的可調(diào)性主要是指改變夾具的部件使其符合各種樣式的構(gòu)件的加工裝夾要求。使用第二章所選定的刀具，模擬了單孔粗、精加工過程。所謂的正交路徑法是直線走刀，即順著X或者Y方向走刀。旅行問題的原型是：在一定的城市交通網(wǎng)絡(luò)中，為推銷員設(shè)計(jì)一條行走路線，讓其在網(wǎng)絡(luò)中某一點(diǎn)開始行動(dòng)，不能重復(fù)的經(jīng)過網(wǎng)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)后再回到原出發(fā)點(diǎn)，時(shí)所經(jīng)過的路徑最短。本文研究構(gòu)件矩形孔數(shù)目有352個(gè)，若想保證加工如此之多的孔的工件的效率，需要在刀具加工時(shí)移位時(shí)間和換刀時(shí)間上研究。（3）加工多型薄壁構(gòu)件。（3）進(jìn)給率的優(yōu)化處理能力其主要作用是以最大切削為目的，在高速加工中保證安全，同時(shí)智能化的依據(jù)加工瞬間余量的多少，合理優(yōu)化進(jìn)給率。構(gòu)件最終完成的一道工藝，是精度和表面質(zhì)量等方面加工的保證，對(duì)此，保證刀具切削荷載恒定的刀具路徑有：（1）筆試加工此種加工是半精加工的一種，主要工作是平角，其目的是預(yù)先除掉精加工過程中不容易去掉的尖角等多余材料。插銑刀具路徑。(4)盡可能減少刀具的換向次數(shù)與加工區(qū)域之間的跳轉(zhuǎn)次數(shù)。通過這些特點(diǎn)可以看出，高速銑削技術(shù)是在充分發(fā)揮機(jī)床性能和刀具切削效率的基礎(chǔ)上，采用小直徑深切削而又恒定的切削負(fù)載以及高速切削和進(jìn)給速度下加工構(gòu)件。以切削路徑最短為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)密槽薄壁件大量小槽加工的切削路徑進(jìn)行了優(yōu)化，得出了最短的切削路徑。另外，考慮到刀具使用壽命的影響問題，在選用刀尖圓弧半徑大小上要適中，因?yàn)榘霃竭^大或者過小都是對(duì)刀具壽命不利的。在刀具的角度選擇上主要是依靠加工材料和加工條件來確定，在文獻(xiàn)[45][46]中，詳細(xì)介紹了鋁合金構(gòu)件材料在高速加工下對(duì)其刀具幾何角度選擇上所遵循的原則，主要有如下幾點(diǎn)：（1）為減小切削變形和摩擦力需要使用不要過小的前角，如果前角表面磨損過大時(shí)，會(huì)使刀具的壽命降低。與有色金屬相比。人造聚晶金剛石復(fù)合片PDC性能和應(yīng)用與PCD的差不多，其用途除了加工有色金屬外還用于非金屬諸如塑料、硬質(zhì)橡膠、水泥等的加工。所以，具有低的摩擦系數(shù)和優(yōu)良的抗粘結(jié)能力，會(huì)讓PCBN刀具在告訴切削時(shí)不易出現(xiàn)屑瘤和滯留層，進(jìn)而有利于提升工件質(zhì)量。（3）化學(xué)穩(wěn)定性好。立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)是20世紀(jì)50年代首先由美國通用電氣(GE)公司利用人工方法在高溫高壓條件下合成的，其硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它材料，因此它與金剛石統(tǒng)稱為超硬材料。種種特性都是非常重要的在高速加工過程中。物理氣相沉積技術(shù)在硬質(zhì)合金刀具上的使用出現(xiàn)在九十年代，并且技術(shù)不斷成熟中。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到，高速加工過程中，在刀具上產(chǎn)生的熱量大約是在1000攝氏度左右，處于此種狀態(tài)下的刀具很難保證不產(chǎn)生機(jī)械摩擦損害、延伸性磨損、和氧化磨損。所以，在選擇上要依據(jù)數(shù)值來決定。相對(duì)于傳統(tǒng)切削，在高速狀態(tài)下產(chǎn)生的切削熱和刀具的耐磨性要高很多，所以，在選用材料上要特殊于普通的，針對(duì)上面的分析，其主要的材料要求去下：1)高硬度、高強(qiáng)度和耐磨性。刀具技術(shù)的發(fā)展在整個(gè)高速加工中的作用是巨大的，它的發(fā)展極大的促進(jìn)了高速銑削技術(shù)的發(fā)展。此種小槽存在于8行44列之中，對(duì)其進(jìn)行加工則需要提前做好規(guī)劃，如優(yōu)化好刀具路徑，減少空行程，用最短的時(shí)間最小的功耗完成符合要求的工件加工。（3），其定位精度高。合金元素 %雜質(zhì) % 不大于CuMgAlMnFeSiZnNiTiFe+Nielse工件材料選自硬鋁合金LY12，是鋁銅玫系，其化學(xué)成分見上表。初步定位構(gòu)件和確定夾緊方案的依據(jù)是理論上的分析，然后借助ansys軟件對(duì)受力情況和工件變形情況做模擬分析，最后通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，確定方案，將加工的構(gòu)件變形控制在允許的范圍內(nèi)。、內(nèi)容和方法研究對(duì)象是波導(dǎo)器件，使用的方法是通過理論分析、數(shù)學(xué)建模、數(shù)值模擬和試驗(yàn)對(duì)高速加工中刀具選擇、走刀路徑、夾具設(shè)計(jì)和切削參數(shù)等基本加工工藝做一定程度的研究。文獻(xiàn)[37]中，按照ANSYS軟件的使用要求，對(duì)工件做了諸如建模、網(wǎng)格劃分、設(shè)置邊界條件、添加荷載、求解器計(jì)算等步驟，然后分析了刀具和工件的受力情況。在最近，臺(tái)灣科技大學(xué)的Ship－Peng Lo等人對(duì)超精度切削過程中切削熱對(duì)切削力和工件變形的影響做了研究。 有限元分析在構(gòu)件加工中的應(yīng)用在國際上，針對(duì)金屬構(gòu)件的加工過程進(jìn)行有限元分析的研究早已存在。文獻(xiàn)[3]提出在加工過程中使用一種輔助支撐的方法。裝夾技術(shù)的發(fā)展對(duì)工件的加工精確度有很大的幫助，在加工過程中，裝夾就是對(duì)毛構(gòu)件定位和夾緊工件。文獻(xiàn)[8][9][10][11]在對(duì)路徑有話方面的研究都是采取了旅行商問題模型，并且尋找到了解決刀具加工是存在的諸如路徑冗長、效率低下等問題。（2）切削要連續(xù)平穩(wěn)，速度上要擇取適當(dāng)且要連續(xù)。如此按照這樣的原則才能做出工件變形最小。結(jié)論是在制定工藝路線時(shí)要盡量避開順紋向加工，如此操作可以有效控制加工變形。 我國當(dāng)前在這方面的研究是少之又少，為此，對(duì)鋁合金復(fù)雜構(gòu)件的研究需要向西方國家借鑒，這樣有助于我國在此領(lǐng)域的快速發(fā)展，現(xiàn)在我國在此方面的研究的不足是，沒有理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)前的機(jī)械生產(chǎn)中，比較先進(jìn)的一種制造技術(shù)是高速切削技術(shù)，這中切削相比傳統(tǒng)意義上切削在速度上有著10倍左右的差距，高速切削具有的特點(diǎn)主要有切削力不大、切削產(chǎn)熱少、切削速度快、切削效率高、加工精度高等，因此，對(duì)于加工鋁合金構(gòu)件首要選擇就是高速切削技術(shù)。優(yōu)化加工工藝，擇優(yōu)使用最佳方法。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。針對(duì)鋁合金構(gòu)件中薄壁構(gòu)件陣面骨架結(jié)構(gòu)的特性和工藝特點(diǎn)做分析，進(jìn)而找出解決構(gòu)件加工變形的原因，制定出構(gòu)件加工時(shí)的定位與夾緊方案，并且設(shè)計(jì)出有針對(duì)性的模具。針對(duì)這些內(nèi)容，反觀我國在這方面的研究，差距是巨大的，但隨著我國科技水平的不斷提高，在這方面的研究成果將會(huì)慢慢和西方國家的距離拉近，當(dāng)前針對(duì)我國這方面的發(fā)展，借助西方的先進(jìn)技術(shù)，可以講我國相對(duì)落后的形勢(shì)帶動(dòng)起來，并逐步的將我國的引向制造的超級(jí)大國，這對(duì)我國的發(fā)展有其重要的意義。作為研發(fā)新的加工技術(shù)的部門，采用有限元軟件對(duì)研發(fā)技術(shù)的輔助作用是巨大的，其方法可以替代做大量的切削實(shí)驗(yàn)，這就在研發(fā)成本上有了大幅度的節(jié)省，同時(shí)在時(shí)間上，借助計(jì)算機(jī)的高效快速的計(jì)算，時(shí)間也大大節(jié)約了，所得到的成果，質(zhì)量有保證，同時(shí)也提升了生產(chǎn)效率。當(dāng)進(jìn)行加工時(shí)選擇沿著順紋向進(jìn)行銑削加工，過程中存在刀具表面擠壓和與之工件的摩擦的影響，工件的表面伸長會(huì)加大，因此會(huì)加大變形，是導(dǎo)向不利于加工要求的。在高速切削加工工件的過程中，要依據(jù)工件的情況做恰當(dāng)?shù)倪x取，其選取的原則是：背吃刀量要取小，進(jìn)給速度要取大，切削時(shí)荷載盡量維持不變，銑削時(shí)取順，精加工時(shí)要保持連續(xù)性加工。針對(duì)實(shí)際的高速加工零件，在路徑路徑編制過程中要參考文獻(xiàn)[7]中給出的原則設(shè)計(jì)刀具路徑，主要內(nèi)容有:（1）進(jìn)刀方式采用螺旋式或者圓弧式，并且是緩慢切入，其目的其盡量避免突變力的產(chǎn)生和延長刀具的使用壽命。對(duì)TSP(traveling salesman problem)做擴(kuò)展，就可以形成一種節(jié)點(diǎn)可變的廣義的旅行商問題（generalized traveling salesman problem，簡稱GTSP）。同類的采用路徑最短化優(yōu)化和X方向優(yōu)化路徑等，針對(duì)不同類型的混合加工的則是從工序上和路徑雙方向來考慮。文獻(xiàn)[21]中提到的射流法，其主要是用來加工大型薄壁構(gòu)件時(shí)控制變形的，工作機(jī)理是，在切削敏感方向使用高壓液體，對(duì)準(zhǔn)正在加工的工件部分噴射，這樣以來，可以起到浮動(dòng)支撐作用，進(jìn)而可以有效的減少切削力產(chǎn)生的加工變形。完畢后，斷磁，去除磁流液體，完成構(gòu)件的加工。1993年Moriwaki等人使用有限元方法對(duì)無氧銅的微切削過程做了模擬，主要研究內(nèi)容是刀具與工件之間溫度的分布情況。針對(duì)這方面的研究，其方法雷同，都是借助有限元軟件對(duì)其進(jìn)行分析，并且模擬出高速切削加工過程中出現(xiàn)的工件變形、切削、應(yīng)力分布、溫度場等。文獻(xiàn)[42]是采用Johnson2Cook（JC）模型對(duì)工件材料做模擬，采用的失效準(zhǔn)則是JC破裂模型，利用建立起來的有限元模型，分析了四種不同切削條件下的材料加工時(shí)切屑的形成過程，獲取了是相應(yīng)情況下的切削力，并且進(jìn)行對(duì)此分析，得到了相同加工條件下不同的不連續(xù)狀的切屑的形成，從切屑形成機(jī)理上，其不連續(xù)狀切屑的與在自由表面破裂的鋸齒狀切屑的是不相同的。（3）專用夾具設(shè)計(jì)和工件安裝方案的制定鋁合金構(gòu)件自身所具有的剛性差，受力諸如切削力、夾緊力和殘余應(yīng)力等的作用容易變形，因此，若想保證構(gòu)件的質(zhì)量，關(guān)鍵是要控制好其變形，而控制的主要措施是裝夾方案的制定。影響刀具選擇的因素主要有12種因素。，其結(jié)構(gòu)特征如下:（1）工件尺寸，單位是mm，長度寬度壁厚，即27080；（2）矩形孔個(gè)數(shù)和倒角，表面孔數(shù)是352個(gè)且排列整齊，尺寸是10，倒角為≤，外加孔徑為3mm的通孔在左右下角。(3)有分布規(guī)律的小槽出現(xiàn)在構(gòu)件上，且不是在同一條直線上，兩條直線之間存在危險(xiǎn)的位移差。下面就針對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要的刀具做初步分析，然后選擇合適的刀具。從經(jīng)濟(jì)的角度，合理的選擇刀具和優(yōu)化參數(shù)，可以多方面提升刀具的性能，如加工效率、質(zhì)量、刀具的使用壽命、節(jié)約材料節(jié)省成本等。多片鑲嵌刀具的荷載作用于每一個(gè)刀片上，實(shí)體刀具的則作用在每個(gè)齒上。但是存在不能實(shí)用于高速銑削的缺點(diǎn)，那就是耐磨性和耐高溫性很差。由于高速加工中存在的一些原因外加鋼這種材質(zhì)中存在的不足，鋼刀具在高速加工中的使用率成下降趨勢(shì)，并且逐漸被硬質(zhì)合金和陶瓷刀具所替代。另外三氧化二鋁在高溫狀態(tài)下不容易被氧化，所以適合在高速加工下產(chǎn)生的高溫中對(duì)工件做連續(xù)的切削。PCBN刀具是人造立方氮化硼刀具，在高溫的時(shí)候還能保持高硬度的特性，主要做加工鐵件之用。其能耐熱性為HV1400－1500，溫度在八百攝氏度時(shí)是TiC/Al2O3為常溫硬度，所以，切削加工時(shí)產(chǎn)生的高溫能夠軟化材料卻可以使硬度更強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)加工，并且對(duì)刀具的使用壽命影響小。與眾多材料摩擦系數(shù)相比，且此系數(shù)會(huì)因?yàn)槟Σ了俣鹊臏p小和壓力的減小而變大一些。在高速加工時(shí)，進(jìn)給速度和切削深度會(huì)對(duì)材料和硬度有一定的影響。（3）摩擦系數(shù)低。在高速加工中所使用的刀具，其幾何參數(shù)主要有刀具的前角、后角和刀刃傾角。在切削鋁合金這種塑性材料時(shí)，因?yàn)榍行夹螤畛蓭睿宰詈貌捎么蟮娜袃A角。本章根據(jù)工件的材料屬性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了工件的加工難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了單個(gè)小槽加工的工藝規(guī)程，并選擇了高速加工用的刀具。（5）要避開諸如刀具等急劇轉(zhuǎn)向不利運(yùn)動(dòng)。(3)切削過程中盡可能保持恒定的切削負(fù)荷及金