[发明专利]一种控制机匣零件切断变形的工艺方法

说明书

本发明公开一种控制机匣零件切断变形的工艺方法，采用先进的物理仿真技术，通过开展切断工艺仿真试验，分析切断前后零件应力与变形之间的关系，通过定向仿真分析，统计不同角向位置切断后的变形数据，确定零件切断前后的变形规律，在不改变零件工艺路线的前提下，提出了一种基于整环检测数据的切断工艺优化方法，固化切断角向相对位置，降低零件切断变形趋势，并有效提升零件切断后变形的一致性。

技术领域

本发明属于航空航天数控加工技术领域，涉及一种控制机匣零件切断变形的工艺方法。

背景技术

航空发动机典型环形机匣零件，机加过程涉及切断工艺，切断后还需依靠铆钉、夹具等工具固定，以完成后续加工。由于切断后零件整体应力均衡状态被打破，零件应力释放过程引发扭转变形，变形没有规律，导致机匣零件切断后的加工变形控制困难，内外型面的圆度、端面的平面度难以保证，加工特征的位置度与设计要求严重偏离，部分机匣零件在切断后甚至难以在自由状态下完成装夹、固定，需要根据变形状态而调整工艺方案。

传统工艺下，零件切断位置是随机选取的，零件切断变形控制都是通过工装、夹具、辅助支撑等方式进行保证。为了控制零件切断变形，一个型号的机匣零件通常需要设计多套装夹方案，增加辅助工装，欲通过限位来控制零件切断后的应力释放。为此，造成了大量的人力和物力的浪费，却并没有显著的提高变形控制效果，同时因为方案的调整，一直以来并未积累关于切断位置对变形控制影响的相关数据，技术指标仍处于不可控状态。技术验证工作完全依赖型号研制工作的研究方式，调试时间长，调试效果不理想，一直难以加工出高质量零件。到目前为止，尚没有公开的控制机匣零件切断变形的工艺方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制机匣零件切断变形的工艺方法，解决对开环形机匣零件切断后零件变形幅度较大、变形没有规律、零件后续精加工过程变形控制困难的问题。

本发明提供一种控制机匣零件切断变形的工艺方法，包括如下步骤：

步骤1：对零件进行应力测试，获取零件表面相应点的初始应力数据，并对各个点的初始应力数据进行各向投影；

步骤2：根据所有测量点的坐标和应力数据的各向投影获得零件的初始应力场，将零件的初始应力加载到有限元模型中，对零件切割前整环状态下的变形趋势展开仿真分析；

步骤3：记录整环状态下仿真得到的最大应力及最大变形出现的位置；

步骤4：将零件切断前最大变形出现的位置作为初始点，制定多次切断仿真试验计划；

步骤5：根据制定的仿真试验计划，对零件进行多次切断仿真，并记录零件在不同角向切断所引起的最大应力值及最大变形量；

步骤6：将仿真获得的不同角向切断后的最大应力值及最大变形量和切断前的变形数据进行关联性分析；

步骤7：以整环状态下零件最大变形位置作为标记，在多次仿真获得的最大变形量中选取变形量最小的一次所对应的切断角向，进行切断加工。

在本发明的控制机匣零件切断变形的工艺方法中，所述步骤1具体为：

根据零件的结构特征，在零件表面上均匀的选择8-40个坐标点，应用X射线应力检测仪测量每个点位的主应力值，并对每个点位的主应力进行各向应力投影，得到σ_x,τ_xy,τ_xz,τ_yx,σ_y,τ_yz,τ_zx,τ_zy,σ_z9个方向的应力值。

在本发明的控制机匣零件切断变形的工艺方法中，所述步骤2具体为：

步骤2.1：将所有测量点的坐标及9向应力构成的矩阵逐一对应的添加到.pos格式的文件中，获得零件的初始应力场；