[发明专利]复杂曲面零件切削加工变形预测方法

摘要

本发明公开了一种复杂曲面零件切削加工变形预测方法，直接对零件数模进行有限元网格划分，按数控加工程序中的刀位点创建若干仿真预测模型，每个模型只设置针对当前刀位点的单一分析步，加载到当前仿真模型中，作为初始条件；零件在某一刀位点产生的加工变形，重新计算当前刀位点下的切削载荷，利用有限元计算的重启动技术，将前一刀位点对应的有限元计算结果加载到当前有限元模型中作为初始条件进行，继续进行仿真计算。本发明解决了现有方法有限元网格数量多和多分析步模型仿真计算机时消耗大、前后顺序关联的仿真结果数据传输和加载、复杂曲面刀位点与网格节点匹配、切削载荷随计算结果动态实时调整等问题。

主权项

1.一种复杂曲面零件切削加工变形预测方法，其特征在于，包括以下步骤，1）按照实际采用的切削宽度或CAM软件中的步距作为网格尺寸划分复杂曲面零件有限元网格；2）建立切削载荷模型；3）对复杂曲面零件加工区域规划数控加工程序；4）提取切削刀具的外形几何轮廓，提取复杂曲面零件外形几何轮廓，提取加工轨迹中的刀位点坐标和刀轴矢量，提取复杂曲面零件有限元网格节点的坐标；5）按照先后顺序，遍历数控加工程序中的刀位点坐标和刀轴矢量，计算当前刀位点的切削刀具几何轮廓与加工区域几何轮廓的切触点；将交点与网格节点按照距离最近的原则匹配；如果网格节点未被匹配过，则记录刀位点和网格节点的对应关系；如果网格节点已被匹配过，则放弃当前刀位点；6）按照先后顺序，取刀位点和网格节点的对应关系序列，创建一个切削加工变形预测模型，内含一个静力隐式热力耦合分析步；7）如果步骤6）的切削加工变形预测模型由第一个刀位点创建，对模型全部网格节点施加环境温度的初始温度场，进行步骤9）；否则进行步骤8），8）选取前一刀位点对应的预测结果，采用重启动技术将网格节点应力、温度和位移加载到当前刀位点创建的切削加工变形预测模型中；9）将步骤6）、步骤7）和步骤8）创建的切削加工变形预测模型提交有限元计算；10）判断是否遍历刀位点和网格节点的对应关系序列，如果是，则进行步骤11）；否则转至步骤6）；11）按照先后顺序，遍历刀位点和网格节点的对应关系序列，提取当前预测结果中的网格节点的未变形坐标和位移量，根据刀位点和网格节点的对应关系，即可获得刀位点造成的变形量。