[发明专利]基于毛坯预变形的零件加工变形控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于毛坯预变形的零件加工变形控制方法，属于机械工程领域中的零件加工变形控制。

背景技术

由毛坯板加工出的零件，尤其是大型结构件，通常会出现较大的加工变形，导致零件不能直接使用甚至报废。为了消除零件加工变形，通常在零件加工后进行变形校正，这种方法可能使得零件上的薄弱部位，如薄壁，失稳出现褶皱，影响零件使用性能。控制零件加工变形还可以从优化切削路径、减低切削力、优化装夹位置等角度进行，都取得了一定效果。实际上，零件出现加工变形是由毛坯上大量材料切除后内应力失去平衡导致的，因此控制加工变形的也可以通过从调节毛坯内应力来实现。

发明内容

本发明从加工前调节毛坯内应力分布的角度出发，提出了一种基于毛坯预变形的零件加工变形控制方法，具有变形控制效果好、对零件无伤害等优点，适合于由板材毛坯加工而成的零件的加工变形控制。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明基于毛坯预变形的零件加工变形控制方法，其特征在于：在零件加工前对毛坯板施加几何约束使其发生弯曲变形，毛坯板在所施加的几何约束释放后部分弹性恢复，但仍保留部分残余弯曲变形，利用保留残余弯曲变形的毛坯加工出变形量小的零件。

所述弯曲变形使毛坯板发生塑性变形，变形方向与正常零件的加工变形方向相反，所述弯曲变形的量由所施加的几何约束决定，该几何约束利用数值或解析或试验的方法确定。

所述残余弯曲变形与预变形毛坯板加工成零件时的新增加工变形量值相等、方向相反。

所述正常零件的加工变形，是利用未预变形处理的毛坯板按照既定工艺参数加工获得零件的变形，可利用数值或解析或试验的方法预测获得。所述几何约束是模具曲率或四点弯曲机的加载量或滚弯参数。

所述几何约束利用数值或解析的方法确定，首先利用数值仿真或者解析方法计算不同几何约束作用下所获得的预变形毛坯的内应力分布，然后基于该应力分布预测零件的加工变形量，加工变形量小于零件设计公差的零件所对应的几何约束为最佳的预变形几何约束。

所述几何约束通过试验方法获得：选用同一批次毛坯板中的多个做为试样，分别施加不同的几何约束实现不同的弯曲变形，释放几何约束后分别按照既定工艺参数加工出零件，变形量小于零件设计公差的零件所对应的毛坯的几何约束为预变形所需要的几何约束。

所述新增加工变形为加工过程中在预变形后毛坯板内应力作用下零件所产生的变形。

本发明具有如下效果：1、通过预变形改变内应力分布能够有效控制零件的加工变形。2、针对毛坯实施预变形的控制措施，可以避免对零件薄弱部位的伤害。

附图说明

图1为本发明的基于毛坯预变形的零件加工变形控制方法的一较佳实施案例的状态示意图。

图2-图5依次为本发明的基于毛坯预变形的零件加工变形控制方法的较佳实施案例的四个流程图。

图1中标号名称：1、毛坯板，21、固定圆柱1，22、固定圆柱2，31、加载圆柱1，32、加载圆柱2，4、加载方向。

图2-图5中标号名称：101-105、201-205、301-311和401-412均为方法实施步骤。

具体实施方式

本发明涉及一种基于毛坯预变形的零件加工变形控制方法，通过加工前对毛坯板施加预变形来控制零件的加工变形。现具体介绍本发明涉及方法的具体实施方案。

如图1所示，本发明的基于毛坯预变形的零件加工变形控制方法的一较佳实施案例的状态示意图。

图2为本发明的基于毛坯预变形的零件加工变形控制方法的一个较佳实施流程。

步骤101：测量毛坯的内应力分布，如果毛坯内应力已知可跳过此步骤直接进入步骤102。

步骤102：基于毛坯的内应力分布，利用数值仿真或者解析的方法预测该毛坯加工成零件时零件的变形量和方向。也可通过试验方法获得。

步骤103：判断零件的变形量预测值是否超差。如不超差则直接进入步骤106。如变形量预测值超差，则进入步骤104。

步骤104：通过计算获得毛坯预变形需要的几何约束量。图4为该步骤的一个较佳实施流程，具体步骤包括(如图4所示)：

步骤10401：建立毛坯的数值模型，赋予与毛坯相同的材料参数。

步骤10402：赋予数值模型毛坯的初始应力。