[发明专利]薄壁件铣削变形的快速实现方法及系统

权利要求书

1.一种薄壁件铣削变形的快速实现方法，其特征在于，通过建立薄壁件的几何模型，并按照自适应选点法对刀具加工路径进行离散化，计算并拟合出变形曲线，再通过进给量、轴向切深、径向切深计算出铣削力，即线性载荷并施加在薄壁件离散点处，计算该薄壁件离散点处的变形是否满足要求，最后将加工路径上所有离散点的变形结果输出并进行拟合，进而得到铣削力所致变形误差曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的薄壁件的几何模型，按照薄壁件：模型为1：1的比例进行建模，同时定义材料特性，施加边界条件。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的离散化，离散化后的薄壁件上部的网格划分比下部细密。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的铣削力，具体通过以下方式计算得到：

a.在指定加工条件下进行槽铣实验，槽铣的平均铣削力满足：其中：θ为刀具旋转角与周向包角的差值，t_x为每齿进给量，da为轴向切削深度，Z为刀具齿数，r为刀具半径，dr为径向切削深度；k_ts、k_rs、k_as分别是剪切力切向、径向和轴向铣削系数，k_tp、k_rp、k_ap分别是犁切力切向、径向和轴向铣削系数，通过槽铣实验测得的平均铣削力值，即可得到铣削参数k_ts、k_rs、k_as、k_tp、k_rp、k_ap的值；

b.侧铣时，平均铣削力满足：其中：其中：θ₁＝0，再将所求得的铣削参数k_ts、k_rs、k_as、k_tp、k_rp、k_ap的值及铣削参数值带入即可求得所需铣削力。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的铣削系数，包括剪切力切向、径向及轴向铣削系数及犁切力切向、径向及轴向铣削系数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的线性载荷的长度为刀具切入薄壁件的轴向长度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的变形是否满足要求是指：当该点处变形满足精度要求时，通过自适应选点法选取下一个点，否则改变切削深度值重新计算切削力，直至该点变形满足精度要求；通过不断施加和卸除载荷，可实现移动加载铣削力。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征是，所述的自适应选点法，具体步骤包括：

1)将薄壁件沿长度方向平均分为N份，取前三个点计算相应变形分别为δ₁，δ₂，δ₃，此时前两步的步长ΔL₁＝ΔL₂，均为薄壁件总长L的N分之一；

2)取点n时，设当k_n≥f₁，步长伸长至L_n＝η₁×ΔL_n-1；当f₁≥k_n≥f₂，步长不变；当f₂>k_n，步长缩短至ΔL_n＝η₂×ΔL_n-1；

3)第n步的步长ΔL_n确定后即可得到第n+1个点的位置，计算该点的变形δ_n+1并求第n+1步的步长ΔL_n+1；

4)当总步长超过薄壁件长度时说明选点完毕，最后一点取薄壁件加工路径的终点。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的移动加载铣削力，利用生死单元功能将被切除的部分去掉，即给被切除单元的刚度矩阵乘以一个趋近于零的常数，使其不影响求解结果。

10.一种实现上述任一权利要求所述方法的系统，其特征在于，包括：模型定义模块、载荷计算模块、自适应选点模块以及曲线拟合模块，其中：模型定义模块定义几何模型的材料、单元类型、网格划分等属性，载荷计算模块计算施加在模型中关键点位置处的载荷，两者连接得到关键点处的变形信息，传递到自适应选点模块，得到选取的关键点信息，传递到曲线拟合模块，由曲线拟合模块生成模型的变形曲线。