精密薄壁零件变形分析与工装优化

摘要

在航天航空领域发动机需要许多的薄壁简体或框架类零件，大多数结构具有壁厚较薄，尺寸较大，结构复杂，加工精度要求高等特点，因此增加了零件的加工难度。装夹布局影响零件的质量，尤其零件在过大的夹紧力作用下容易产生较大的装夹变形，同时零件在加工过程中容易产生较大的弹性变形，传统的装夹方法和通用夹具在最终加工时一般都不能满足装夹要求，难以保证零件加工精度要求。因此，合理的工装对零件加工精度控制具有重大意义。本文主要是以精密薄壁零件为研究对象，以减少加工中精密薄壁零件的最大弹性变形为目标，建立了精密薄壁零件装夹布局模型，采用有限元软件Ansys进行各个装夹布局状态下零件变形分析，根据工装选择原则提出了最终的合理参数装夹布局方案。因此本文主要研究的内容如下:
　　首先，本文确定精密零件在加工过程中承受的切削力以及精密零件在装夹状态下上下压板的力。提供了正交分析所需要的工装因数变量数据，同时，由于工装考虑因素（胀条个数、上面压板的压紧力、下面压板的个数、下面压板的面积、下面压板的压紧力）过多，为了减少后期零件分析工作量，又能了解全面因素的实验情况，采用正交分析确定工装的实验组数。为后期零件变形分析提供了分析组数以及载荷模型。
　　其次，利用有限元Ansys分析精密零件法兰底面存精度超差对零件的影响，建立零件底面不平度模型，通过零件（有不平度和无不平度）在切削力产生最大弹性变形分析对比分析，确定影响精密薄壁零件精度不平度因素，为后面分析建立零件不平度模型提供理论依据。
　　最后，在Ansys建立零件不平度模型，分析不同工装实验组数状态零件的变形分析，分别对同一参数工装装夹状态下的一级精密薄壁零件五个位置的模拟，二级精密薄壁零件三个位置模拟，完成不同位置的变形分析，根据合理工装的选择原则，一是零件最大变形尽量小，二是不同位置变形均匀，找出合理参数的工装，完成两个精密零件工装参数优化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景、目的及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的及意义

1．2 国内外现状

1．2．1 国内外工装设备研究概况

1．2．2 精密薄壁零件理论分析现状

1．3 问题的存在与提出

1．4 本文研究内容与技术

1．4．1 研究内容与技术路线

1．4．2 论文结构

第2章 精密薄壁件变形分析参数计算

2．1 切削力的理论计算

2．2．1 指数公式法

2．1．2 采用相关软件计算

2．2 夹紧力的理论计算

2．2．1 一级薄壁零件下法兰处压板压力的计算

2．2．2 二级薄壁零件法兰盘处压板压力的计算

2．3 实验方案的确定

2．4 本章小结

第3章 不平度对精密零件的影响分析

3．1 引言

3．1．1 不平度分析目的

3．1．2 强度分析的主要内容

3．2 仿真前处理

3．2．1 Ansys分析模型

3．2．2 约束模型的建立

3．2．3 载荷模型

3．2．4 Ansys分析思路

3．2．5 单元选择

3．2．6 材料模型

3．2．7 网格划分

3．3 Ansys分析结果

3．3．1 无切削力的分析结果

3．3．2 切削条件下的分析结果

3．4 本章小结

第4章 一级精密零件变形分析及工装优化

4．1 引言

4．2 加工外表面的变形分析

4．2．1 Ansys前处理

4．2．2 加工外表面的分析结果

4．2．3 外表面工装参数优|化

4．3 加工内表面的强度分析

4．3．1 Ansys前处理

4．3．2 加工内表面的分析结果

4．3．3 内表面工装参数优化

4．4 本章小结

第5章 二级精密零件变形分析及工装优化

5．1 引言

5．2 分析试验组数

5．3 无切削力Ansys分析

5．3．1 几何模型

5．3．2 载菊模型

5．3．3 约束模型

5．3．4 结果显示

5．4 二级精密零件变形分析

5．4．1 Ansys前处理

5．4．2 结果显示

5．5 工装参数优化

5．6 本章小结

第6章 结论及展望

6．1 论文结论

6．2 展望

参考文献

致谢