[发明专利]一种夹紧力对薄壁件加工变形影响的检测方法

说明书

本发明公开了一种夹紧力对薄壁件加工变形影响的检测方法，包括一：计算夹紧力需满足的基本条件；二：选择不同夹紧力，开展在不同压紧力作用下的装夹；三：采用面支撑、四点夹紧的装夹方式，对薄板件铣削实验；四：采用压力传感器测量夹紧力，并记录铣削加工过程中夹紧力的变化；五：铣削完成后，使用三坐标测量机对已加工表面的平面度进行测量；六：通过对不同夹紧力时平面度值的对比分析，得到夹紧力对变形的影响规律，进而得到不同平面度要求时的夹紧力值。本发明通过不同夹紧力条件下的铣削试验，结合测量加工初始时的夹紧力及加工过程中夹紧力的变化，再通过表面平面度的测量得到不同薄壁件加工后的变形情况，得到夹紧力对平面度的影响规律。

技术领域

本发明属于加工变形技术领域，具体涉及一种夹紧力对薄壁件加工变形影响的检测方法。

背景技术

为保证飞行器结构件的结构性能需求，航空结构件均在保证结构强度等要求的前提下极力降低重量，因此航空结构件上通常为薄壁结构。随着航空结构件整体化的发展，结构件整体上呈现大型、薄壁、结构复杂的特点。大型、薄壁的特点，使得航空结构件在加工后极易产生加工变形。

对于大型薄壁结构件在夹具上的安装，其夹紧过程主要是依靠压板。结构件装夹过程中需要多个压板才能实现结构件的高可靠性装夹。采用压板时，压紧力是夹紧过程中的关键因素。

零件的壁厚或者板厚与轮廓尺寸之比小于1:20时称为薄壁零件或薄板零件。铝合金薄壁/薄板类零件具有比强度高、相对重量较轻等优点，在航空航天中大量使用，但因为其刚性差的特点而导致装夹及加工时易变形。

夹具在机械加工中保证工件在机床所占据的正确的位置，是工艺规划中一个重要因素，对操作安全及工件的加工精度有直接的影响。夹具应保证在整个加工过程中工件的稳定，由夹具引起的工件的加工误差是不可忽视的重要因素。夹紧元件对工件应当施加合适的夹紧力，当夹紧力施加不足时，工件在加工过程中产生小位移或振动，偏离原始装夹位置；当夹紧力施加过大时，夹紧力会导致工件从夹具拆卸后产生回弹变形，甚至在装夹过程中使工件产生变形。

目前，为了保证加工过程中工件的稳定性和可靠性，在不导致工件变形的前提下，通常采用较高的压紧力。然而，压紧力对工件变形具有重要影响，过大的压紧力可能导致工件加工后产生较严重的变形现象。因此，如何对薄壁件装夹过程中的夹紧力进行合理选择，是确定夹紧力的前提条件，而夹紧力对薄壁件加工变形影响的检测方法是急需解决的关键技术难题。

发明内容

针对目前薄壁件装夹过程中，产生最小加工变形时夹紧力范围难以确定的现状，克服现有技术的不足，本发明提出一种夹紧力对薄壁件加工变形影响的检测方法。本发明所采用的技术方案如下：

一种夹紧力对薄壁件加工变形影响的检测方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：计算薄壁件夹紧力需满足的基本条件；

步骤二：选择3-7个夹紧力，开展在不同压紧力作用下的装夹；

步骤三：采用面支撑、四点夹紧的装夹方式，对薄壁件进行铣削实验；

步骤四：采用压力传感器测量夹紧力，并记录铣削加工过程中夹紧力的变化；

步骤五：铣削完成后，使用三坐标测量机对已加工表面的平面度进行测量。测量方法是探针从开始铣削的位置沿走刀路径采集点，在每次走刀路径上采集数据点，通过最佳拟合平方法拟合出已加工表面的平面度；

步骤六：通过对不同夹紧力时平面度值的对比分析，得到夹紧力对变形的影响规律，进而得到不同平面度要求时的夹紧力值。

所述薄壁件在装夹时应满足以下基本条件：

在铣削过程中应保证所述薄壁件在外力作用下力平衡、力矩平衡：∑F＝0 ∑M＝0；