[发明专利]一种铝合金厚板铣削过程加工变形控制方法

说明书

本发明公开了一种铝合金厚板铣削过程加工变形控制方法。所述铝合金厚板铣削过程加工变形控制方法包括以下步骤：步骤一：建立毛坯有限元模型，其长为L，宽为W，高为H；步骤二：在毛坯上开槽，槽深为H₀，槽宽为W₀，槽长为L₀；步骤三：在ABAQUS软件中根据槽和零件的形状以及毛坯初始残余应力分布状态在毛坯中划分单元分隔面，并生成网格；步骤四：依据零件加工过程中需要去除的材料及其去除顺序分别定义槽单元集合和零件单元与节点集合。本发明的铝合金厚板铣削过程加工变形控制方法，抑制铝合金构件加工变形的效果较好。

技术领域

本发明涉及铝合金厚板铣削加工技术，尤其涉及一种铝合金厚板铣削过程加工变形控制方法。

背景技术

随着航空制造业的不断发展，对现代飞机和航天器等性能的要求不断提高，整体结构件被越来越多地应用到实际生产当中。整体结构件外表光滑，重量轻，在刚度、疲劳强度以及各种失稳临界值方面，均比铆接结构更为优秀。整体结构件的应用，是航空制造业的一大进步。但是，由于整体结构件形状更为复杂，材料去除率更高，加工精度要求更苛刻，导致整体结构件在加工过程中，往往伴随着更大的加工变形。

航空整体结构件的加工变形问题很早就引起了欧美国家的关注。空客公司自20世纪90年代起，便开始了相关问题的专门研究，在制造层面上实现仅需要数控人员即可完成操作的解决方案。然而，整体结构件相关技术涉及国防核心技术，相关成果并未对外公开，有严格的知识产权保护。我国技术人员曾与波音公司就加工变形问题进行过讨论，但因保密问题均无果而终。在实际的数控加工过程中，工程技术人员经过多年的经验积累，认为毛坯开槽会对零件的加工变形产生影响，并通过在毛坯上开槽，实现减小零件变形的目的。但开槽的工艺参数，变形的影响机理，目前仍然缺乏有效的理论依据。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种铝合金厚板铣削过程加工变形控制方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铝合金厚板铣削过程加工变形控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：建立毛坯有限元模型，其长为L，宽为W，高为H；

步骤二：在毛坯上开槽，槽深为H₀，槽宽为W₀，槽长为L₀；

步骤三：在ABAQUS软件中根据槽和零件的形状以及毛坯初始残余应力分布状态在毛坯中划分单元分隔面，并生成网格；

步骤四：依据零件加工过程中需要去除的材料及其去除顺序分别定义槽单元集合和零件单元与节点集合；

步骤五：沿厚度方向设置残余应力单元集合并施加对应的初始残余应力，采用“单元生死”技术杀死对应槽单元集合，模拟开槽效应并计算毛坯释放变形和相应的应力；

步骤六：选用零件单元反向集合，继续利用“单元生死”技术模拟零件的加工过程，施加位置约束条件后计算可获得有限元结果，得到零件加工变形与毛坯释放变形的关系；

步骤七：确定开槽方向是沿轧制方向还是横向方向；

步骤八：使用神经网络预测加工变形；

步骤九：改进开槽方式的优化模型；

步骤十：采用遗传算法来解算步骤九中改进开槽方式的优化模型。

进一步的，所述步骤七中的确定开槽方向是沿轧制方向还是横向方向的方式为，分别在两个方向上的毛坯表面上开通槽，选取零件下表面的中点作为观测点来揭示开槽方位对变形的影响规律，计算两个方向上毛坯释放最大变形和零件最小变形值，判断哪种方式使零件加工变形最小。

进一步的，所述步骤八中使用神经网络预测加工变形的方式为：