【正文】 件的剩余判斷，控制在加工范圍內(nèi)。對此，在加工此類構(gòu)件時需要一種技術(shù)來保障其構(gòu)件的質(zhì)量，此項技術(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，通過理論計算獲取到余量。在換刀操作和換位加工上所花費的時間多少還要依據(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。針對其問題的解答，目前比較達成共識的有三類：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)計在加工工件時是需要對其進行定位和加緊，而這兩個過程就是裝夾過程的內(nèi)容，在進行裝夾時，由于其組成部分具有聯(lián)動作用，需要同時考慮。真空吸附夾具的特點是對部件的外部不會存在損壞現(xiàn)象，并且在吸附物體方面平穩(wěn)可靠。機床夾具在整個加工工藝中有著不可替代的作用，在高速切削過程中，其對加工效率和質(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為基準面，原因是他是一個狹長面，可以控制住z方向 轉(zhuǎn)動和y向移動?？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刀具的損害程度和使用壽命有一定的影響。為更加準確的分析，借助微分概念，將整個面積分解為若干個微單元，然后通過理論分析計算出微單元的受力情況，然后求和獲取總切削力。對此，學(xué)者們對其進行研究，提出有限差分法和有限變分法來補充上面的不足。因為單元可以被設(shè)計成所需的幾何形狀，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，對使用單元類型做定義，實常數(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軟件實體建模時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功能：參數(shù)定義、實體建模和網(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)方程對其解決，即微分方程以及與之相對應(yīng)的邊界條件。當?shù)毒吆凸ぜ牧洗_定時，只有切削深度、切削寬度、每齒進給量、切削速度成為切削力的主要因素。本文的工件，為實現(xiàn)變形最小化的目的需要從兩個方面著手，即進給量減小和優(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。當其處于加工過程中，會產(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。對于液壓可調(diào)夾具，具有的特點是可調(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?shù)毒哌\行到切過壓緊的位置后，此裝夾系統(tǒng)會使可調(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)計一條行走路線，讓其在網(wǎng)絡(luò)中某一點開始行動，不能重復(fù)的經(jīng)過網(wǎng)上的每個節(jié)點后再回到原出發(fā)點，時所經(jīng)過的路徑最短。本文研究構(gòu)件矩形孔數(shù)目有352個，若想保證加工如此之多的孔的工件的效率，需要在刀具加工時移位時間和換刀時間上研究。（3）加工多型薄壁構(gòu)件。（3）進給率的優(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，同時智能化的依據(jù)加工瞬間余量的多少，合理優(yōu)化進給率。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)。通過這些特點可以看出，高速銑削技術(shù)是在充分發(fā)揮機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載以及高速切削和進給速度下加工構(gòu)件。以切削路徑最短為優(yōu)化目標，對密槽薄壁件大量小槽加工的切削路徑進行了優(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，因為半徑過大或者過小都是對刀具壽命不利的。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[45][46]中，詳細介紹了鋁合金構(gòu)件材料在高速加工下對其刀具幾何角度選擇上所遵循的原則，主要有如下幾點：（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，會使刀具的壽命降低。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，會讓PCBN刀具在告訴切削時不易出現(xiàn)屑瘤和滯留層，進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遠高于其它材料，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。通過實驗數(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，針對上面的分析，其主要的材料要求去下：1)高硬度、高強度和耐磨性。刀具技術(shù)的發(fā)展在整個高速加工中的作用是巨大的，它的發(fā)展極大的促進了高速銑削技術(shù)的發(fā)展。此種小槽存在于8行44列之中，對其進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軟件對受力情況和工件變形情況做模擬分析，最后通過實驗來驗證，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)值模擬和試驗對高速加工中刀具選擇、走刀路徑、夾具設(shè)計和切削參數(shù)等基本加工工藝做一定程度的研究。文獻[37]中，按照ANSYS軟件的使用要求，對工件做了諸如建模、網(wǎng)格劃分、設(shè)置邊界條件、添加荷載、求解器計算等步驟，然后分析了刀具和工件的受力情況。在最近，臺灣科技大學(xué)的Ship－Peng Lo等人對超精度切削過程中切削熱對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，針對金屬構(gòu)件的加工過程進行有限元分析的研究早已存在。文獻[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，裝夾就是對毛構(gòu)件定位和夾緊工件。文獻[8][9][10][11]在對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。 我國當前在這方面的研究是少之又少，為此，對鋁合金復(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，沒有理論計算和實驗數(shù)據(jù)。當前的機械生產(chǎn)中，比較先進的一種制造技術(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。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。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人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。針對鋁合金構(gòu)件中薄壁構(gòu)件陣面骨架結(jié)構(gòu)的特性和工藝特點做分析，進而找出解決構(gòu)件加工變形的原因，制定出構(gòu)件加工時的定位與夾緊方案，并且設(shè)計出有針對性的模具。針對這些內(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慢慢和西方國家的距離拉近，當前針對我國這方面的發(fā)展，借助西方的先進技術(shù)，可以講我國相對落后的形勢帶動起來，并逐步的將我國的引向制造的超級大國，這對我國的發(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驗，這就在研發(fā)成本上有了大幅度的節(jié)省，同時在時間上，借助計算機的高效快速的計算，時間也大大節(jié)約了，所得到的成果，質(zhì)量有保證，同時也提升了生產(chǎn)效率。當進行加工時選擇沿著順紋向進行銑削加工，過程中存在刀具表面擠壓和與之工件的摩擦的影響，工件的表面伸長會加大，因此會加大變形，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?shù)倪x取，其選取的原則是：背吃刀量要取小，進給速度要取大，切削時荷載盡量維持不變，銑削時取順，精加工時要保持連續(xù)性加工。針對實際的高速加工零件，在路徑路徑編制過程中要參考文獻[7]中給出的原則設(shè)計刀具路徑，主要內(nèi)容有:（1）進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TSP(traveling salesman problem)做擴展，就可以形成一種節(jié)點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[21]中提到的射流法，其主要是用來加工大型薄壁構(gòu)件時控制變形的，工作機理是，在切削敏感方向使用高壓液體，對準正在加工的工件部分噴射，這樣以來，可以起到浮動支撐作用，進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。針對這方面的研究，其方法雷同，都是借助有限元軟件對其進行分析，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[42]是采用Johnson2Cook（JC）模型對工件材料做模擬，采用的失效準則是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切屑的形成過程，獲取了是相應(yīng)情況下的切削力，并且進行對此分析，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）矩形孔個數(shù)和倒角，表面孔數(shù)是352個且排列整齊，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的位移差。下面就針對實驗時需要的刀具做初步分析，然后選擇合適的刀具。從經(jīng)濟的角度，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刀片上，實體刀具的則作用在每個齒上。但是存在不能實用于高速銑削的缺點，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，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是TiC/Al2O3為常溫硬度，所以，切削加工時產(chǎn)生的高溫能夠軟化材料卻可以使硬度更強，進而促進加工，并且對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)會因為摩擦速度的減小和壓力的減小而變大一些。在高速加工時，進給速度和切削深度會對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，因為切屑形狀成帶狀，所以最好采用大的刃傾角。本章根據(jù)工件的材料屬性和結(jié)構(gòu)特點，分析了工件的加工難點，設(shè)計了單個小槽加工的工藝規(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)向不利運動。(3)切削過程中盡可能保持恒定的切削負荷及金