基于有限元模型叶片加工变形的研究.pdf

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1、2013年10月机床与液压Oct．2013第41卷第20期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．4lNo．20DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．20．019基于有限元模型叶片加工变形的研究陈德存，刘长江(温州职业技术学院机械工程系，浙江温州325035)摘要：叶轮是一种不规则薄壁零件，通常采用多轴机床进行加工，但是其加工过程的变形通常难以预测。通过建立有限模型并且用相应的假设条件进行简化处理，分析其加工过程的变形规律，可以更加有效地预测、验证这类薄壁零件的加工变形。同时为建立薄壁零件加工变形控制的有效策

2、略提供一定的参考。关键词：叶轮叶片；加工变形；有限元分析中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)20—056—3ResearchOilImpellerBladesMachiningDeformationBasedonFiniteElementAnalysisCHENDeeun，LIUChangjiang(WenzhouVocational&TechnicalCollege，WenzhouZhejiang325035，China)Abstract：Impellerisakindofirregularthin—wall

3、edpartwhichisusuallyprocessedbymulti—axismachinetools，buttheprocessdeformationisoftendificulttopredict．ThroughestablishingFEAmodelandthesimplifyingbyrelevantassumptions，thedeformationlawofthemachiningprocesswasanalyzed，SOmachiningdistortionofthiskindofthin—walledpartscouldbepre

4、dictedandverifiedel-feetively．Itprovidescertainreferencefortheestablishmentofeffectivestrategytocontroltheprocessingdeformationofthethin—walledparts．Keywords：Impellerblades；Machiningdeformation；Finiteelementanalysis叶片曲面复制，刀轴变化幅度大是叶轮加工中最1基础假设难以攻克的难关。由于采用了多数轴加工法，从而在为了运用有限元来分析刚度低的

5、叶片多轴侧刃铣改善了表面质量的同时也提高了生产效率。但是由于加工叶片变形过程，现可以建立一些假设对对象进行整体叶轮叶片厚度薄，叶片呈现的是一种薄壁悬壁状研究：的形态，而叶根与轮毂连接处是叶片唯一受约束的地(1)低刚度叶片各个方向具有相同弹性；方，过于薄弱的链接导致叶片在刀具的切削作用下产(2)假设刀刃长期有效，忽略刀具的磨损对实验生弹性变形。基于误差理论，国内外的相关专家进行的影响；了一系列卓有成效的研究。由于发达国家不肯让我国(3)忽略因机床加工时振动及刀具装夹产生的加将其高端技术引入国内，这就导致国内关于叶轮制造工误差；的技术不够先进，这也就约束

6、了我国航天技术的发(4)可以用足够次数的循环加载来替代有限的连展。如果想对叶片多轴数控加工进行研究或者做实续走刀的实际切削力；验，对实验手段和条件的要求非常严。日前，在相关(5)用圆柱铣刀来替代锥度较小的圆锥铣刀；杂志上很少见到有关复杂叶片加工变形的文献。最近(6)因加工而引起的轮毂变形可忽略。几年，我国学者越来越关注叶轮加工所存在的误差问2建立切削力模型题，例如有学者用矩形薄片代替叶片，从而达到简化因为圆锥铣刀的直径不容易发生变化而且它具有目的，然后用材料力学分析变形过程。但是该方法并很小的半锥角，所以为了方便计算铣削力，现用圆柱不能精确反映出叶片

7、加工变形是因为受到叶片截面的铣刀等效代替圆锥铣刀。因此很少有人研究圆锥铣刀几何参数和整体尺寸参数的影响。随着有限元分析技的切割机制。术的快速发展，可以用有限元法深入分析叶片加工变图1显示的是叶片侧刃加工切削状态。刀路轨迹形的过程，建立有限元模型，根据模型对叶片变形量是按照叶片曲面上的参数曲线进行。有限元分析的坐进行预测，并且对误差进行有效补偿。为了介绍有限标系为0XYZ，该坐标系与加工坐标系平行；铣削力元分析叶轮叶片加工变形的具体内容，下面将分步讨的刀具坐标系是Oxyz，是局部坐标系。假设刀轴方-论。收稿日期：2012—09—24作者简介：陈德存(1

8、979一)，男，硕士，实验师，研究方向为数控技术。E—mail：137717486@qq．corn。·58·