【正文】 應(yīng)力和應(yīng)變?yōu)榫€性關(guān)系。近年來，隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，特別是數(shù)控銑削加工在機械加工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，大多數(shù)學(xué)者又在銑削力、鉆削力的試驗研究方面取得了一定的突破，設(shè)計制造了精度很高的三向銑、鉆削測力儀，并得數(shù)據(jù)直接傳輸給計算機進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)學(xué)處理，進(jìn)而在車削力經(jīng)驗公式的基礎(chǔ)上建立計算銑、鉆削力的經(jīng)驗公式。 1941 年， Ernst和 Merchant 在剪切理論的基礎(chǔ)上，提出 “最小能量 ”說； 1951 年， Lee 和 Shaffer在材料理想塑性的假設(shè)下，采用滑移線場理論對切削過程進(jìn)行了分析研究，建立了滑移線切削模型。它即涉及機床性能及裝夾系統(tǒng)的強度與穩(wěn)定性，又包含毛坯材料的 性能和狀態(tài)，以及零件結(jié)構(gòu)與加工環(huán)境的相互作用等問題，是一個非常復(fù)雜的非線性力學(xué)問題。 Kline、武凱等人 [2,1520]對薄壁件銑削加工力學(xué)模型及因切削力引起的加工變形進(jìn)行了研究；郭魂 [3]等人通過理論分析、有限元模擬對零件的加工變形規(guī)律進(jìn)行了研究； Devor、孫杰等人 [2124]對如何控制薄壁件的加工變形從機床、刀具、工藝上進(jìn)行了 研究?？敌∶鞯热藦墓に噮?shù)的角度出發(fā)研究了航空整體結(jié)構(gòu)件的加工變形規(guī)律，提出了抑制其變形的一些工藝措施；武凱等人 [2]進(jìn)行了切削力模型的試驗研究，并對切削力引起的薄壁單框類零件的加工變形進(jìn)行了研究；王樹宏等人 [3]對鋁合金預(yù)拉伸板厚板內(nèi)部初始?xì)堄鄳?yīng)力進(jìn)行了測量研究，分析了其對加工變形的影響。美國的三波公司早在十年前，依托密西根大學(xué)等著名大學(xué)，在政府和財團的資金支持下，正在研究和開發(fā)能夠有效抑制整體結(jié)構(gòu)件加工變形的工藝路化理論和有限元模擬軟件。 研究現(xiàn)狀 航空多框整體結(jié)構(gòu)件加工變形通常有三個主要來源 [1]：已去除材料殘余應(yīng)力的釋放；刀具對工件的切削作用；工件在切削加工中的裝夾條件。同時從實驗準(zhǔn)備至完成所需的周期冗長，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)今市場對產(chǎn)品的高質(zhì)量、低成本的快速研發(fā)要求。 本研究屬于應(yīng)用基礎(chǔ)性研究，在數(shù)值仿真計算方面具有潛在的應(yīng)用價值；在提高加工精度，降低生產(chǎn)成本，提高加工效率等方面具有重要的經(jīng)濟效益。 作者簽名： 日期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 基于三維斜角銑削仿真技術(shù)的加工順序優(yōu)選方法研究 系 別 航空工程系 專業(yè)名稱 飛行器制造工程 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 關(guān)鍵詞 ： 有限元分析，薄壁件，銑削順序，加工變形 指導(dǎo)老師簽名： Threedimensional helical milling force simulation with the research and analysis Student Name: Wang Guidong Class: 068106122 Supervisor: GuoHua Qin Abstract: In the present aerospace manufacturing field, in order to reducing the weight , improving aircraft parts and whole maneuver performance in the course of product design can satisfy the intensity requirements of the situation will try to adopt thinwalled package parts, therefore, thinwalled package parts processing has play an important role in aerospace manufacturing field. This research object of study is six cavity thinwalled package model, using ABAQUS finite element analysis module, conduct material definition, grid partition, set analysis, in order to obtain the step after the material removal simulation results, including stress field and displacement field of convective cloud. According to the different processing order, establish the different processing plan, which materials used in removing way, make the element birth and death technology selected unit was kill, thus pleting materials place for simulations. According to various processing error between the results of the smallest scheme, for the best solutions. This reference to the domestic processing of research and study related to thinwalled workpiece milling based on the current situation, bined with our industrial processing conditions, proposed using the finite element software to simulate the oblique method of milling, milling processes of change of stress field parameters, and were pared with the actual processing. To achieve the purpose of the study. Application of this research is basic research, calculated in the numerical simulation has a potential value。 為了解決上面的問題，基于有限元分析理論的數(shù)值仿真技術(shù)是一個重要途徑，通過軟件中對模型的運算，能夠快速、準(zhǔn)確、 獲取現(xiàn)實實驗中很難獲得的加工數(shù)據(jù)。針對這三個來源，可以從以下 兩個方面來主動抑制零件加工變形： （ 1）從材料的角度出發(fā)，采取措施消除結(jié)構(gòu)件毛坯內(nèi)部的殘余應(yīng)力； （ 2）從加工工藝角度出發(fā)，優(yōu)化切削用量、刀具幾何角度、刀具走刀路徑以及隔框加工順序，合理安排去應(yīng)力工序及余量分配，對工裝夾具要合理的改進(jìn)。法國巴黎航空工業(yè)學(xué)院與國家宇航局針對航天飛行器整體結(jié)構(gòu)零件設(shè)計與制造問題，聯(lián)合建立了專門的強度試驗室，深入研究加工變形的工藝控制和安全校正等問題。文獻(xiàn) [14]研究了弧形件、薄 壁套筒、薄壁長錐筒等一些相對簡單或具有特殊形狀的零件加工變形規(guī)律，提出了控制這些特殊零件的加工變形的工藝措施。 Shane、董輝躍等人 [2527]研究了裝夾對加工變形的影響。國外從 20 世紀(jì) 50 年代開始對此問題開始研究，在該領(lǐng)域取得了令人矚目的成果。前述的切削模型對材料的加工硬化沒有給予充分的注意，1967 年， 提出了一種平行邊剪切區(qū)切削模型。近年來，隨著測試技術(shù)的完善，相繼研制出三向動態(tài)銑削、鉆削測力儀，為切削力的試驗研究提供了更大的應(yīng)用空間，如南京航空航天大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等一 些高校院所在這方面都進(jìn)行了極為有意義的研究。但是當(dāng)物體產(chǎn)生塑性變形后，塑性區(qū)內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變?yōu)榉蔷€性關(guān)系。這樣，勢必增加計算工作量，延長計算時間。本文將首先從銑削溫度、毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力、裝夾應(yīng)力引起的單項加工變形預(yù)測分析入手，分別研究走到路徑、加工順序和加工余量的影響，摸索加工變形規(guī)律。航空多框體結(jié)構(gòu)件的設(shè)計精度有很高的要求，因此結(jié)構(gòu)件在銑削加工過程中不存在過大變形，因此研究中可以不考慮幾何非線性，將研究方向定位在小變形問題，即材料非線性問題。如果 ︳ σs1︳ =σr1，則稱材料為各向同性強化材料；如果 σr1σs1=2σs,則稱材料為運動強化材料。 大多金屬材料在達(dá)到屈服極限后，材料均表現(xiàn)出強化效應(yīng)，復(fù)雜應(yīng)力狀況下的應(yīng)變強化規(guī)律為：進(jìn)入屈服后卸載，然后加載，其新的屈服應(yīng)力僅與卸載錢的等效塑性應(yīng)變總量有關(guān)。在同一點和同一載荷下，每個方向東歐是常數(shù)。 上式是進(jìn)入塑性狀態(tài)的材料繼續(xù)加載時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，只要發(fā)生卸載應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系就轉(zhuǎn)換成線性關(guān)系。 從塑性力學(xué)的觀點來看，銑削加工產(chǎn)生殘余應(yīng)力的過程既是價值過程又是卸載過程，加載過程是指銑削過程中由于材料局部發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生殘余應(yīng)力的過程，卸載過程是指切削層金屬被去除、刀具離開當(dāng)前工位后，材料內(nèi)部殘余應(yīng)力重新分布這一過程。有限元模型在將連續(xù)體離散化及應(yīng)用有限個參數(shù)表征無限個 形 態(tài)自由度過程中不可避免地引入近似。 圖 35 裝配過程示意圖 18 在 進(jìn)行裝配 的過程中 ，主要是通過坐標(biāo)進(jìn)行裝配 。Interaction 模塊可規(guī)定模塊區(qū)域或模塊的一個區(qū)域與環(huán)境之間的力學(xué)的相互作用。 圖 320 六個 相同隔框的零件示意圖 如下圖所示，根據(jù)工件的特點，銑削加工有 24 種加工情況，我們選擇其中的 五 種情況進(jìn)行模擬研究，分別是：環(huán)形銑削 A→B→C→F→E→D, 順序銑削A→D→B→E→C→F ，奇偶銑削 A→D→C→F→B→E, 偶奇銑削B→E→A→D→C→F, 對角銑削 A→F→D→C→B→E 。處于不同銑削狀態(tài)單元所牽制的模式分布如下圖所示： 圖 324 加載模式示意圖 圖 324 中的 xP 、 yP 、 zP 是對應(yīng)的銑削力分量在有限元模型坐標(biāo)系的表示。 35 第 四 章 總結(jié)與展望 全文總結(jié) 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們正在不斷建造更為快速的交通工具、更大規(guī)模的建筑物、更大跨度的橋梁、更大功率的發(fā)電組和更為精密的機械設(shè)備。 36 參考文獻(xiàn) 1 康小明 ,孫杰 ,蘇財茂等 .飛機整體結(jié)構(gòu)件加工變形的產(chǎn)生和對策 .中國機械工程 ,20xx,15(13):11401143 2 吳凱 .航空薄壁件加工變形機理的有限元模擬研究 [博士學(xué)位論文 ]，南京：南京航空航天大學(xué)， 20xx 3 王樹宏 .航空鋁合金厚板初始?xì)堄鄳?yīng)力及其對銑削變形影響的基礎(chǔ)研究 [博士學(xué)位論文 ]，南京：南京航空航天大學(xué)， 20xx. 4 Eyup Sabri Topal,Can Co? cutting force induced error elimination method for turning of Materials Processing Technology,20xx, 170: 192203 5 , , . 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