[发明专利]一种面向船用柴油机机身质量特征加工可靠性评估方法

说明书

本发明公开了一种面向船用柴油机机身质量特征加工可靠性评估方法，包括如下步骤：分析确定影响柴油机机身质量特征加工质量的关键影响因素，使用响应曲面法建立质量特征与关键影响因素之间的响应面模型，通过蒙特卡罗仿真评估质量特征加工可靠性，获取质量特征的加工可靠度。本发明首先分析确定影响柴油机机身质量特征加工质量的关键影响因素，使用响应曲面法建立质量特征与关键影响因素之间的响应面模型，通过蒙特卡罗仿真评估质量特征加工可靠性，获取质量特征的加工可靠度，理论简单，求解效率高，具有较高的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及加工领域的加工可靠性评估方法，尤其涉及一种面向船用柴油机机身质量特征加工可靠性评估方法。

背景技术

船用柴油机机身特殊的使用条件决定了柴油机各零部件必须具有严格的可靠性与可用性要求。机身加工的可靠性指标由机身各个特征的加工可靠性来体现，保证船用柴油机机身各特征的加工可靠性对提升柴油机机身加工质量具有重要意义。船用柴油机机身属于大型关重件。作为船用柴油机零、组、部件的装配基础，机身的加工质量对船用柴油机的装配与使用存在直接影响。在实际的机加工过程中，存在许多具有不确定性或随机变化的因素，如机床振动、温度和湿度的变化等。这些因素导致机身各特征的加工质量同预期值存在一定的偏差，偏差严重时甚至可能导致机身加工故障，从而导致严重的经济损失。通过理论计算对柴油机机身质量特征加工可靠性进行评估可以有效提高柴油机机身的加工质量。目前，已有基于加工工艺的工艺系统可靠性分析方法，但该类方法研究的是加工机床或工艺系统对加工任务的影响，没有从产品的角度对产品质量特征加工可靠性进行研究。

因此，亟待解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的提供一种面向船用柴油机机身质量特征加工可靠性评估方法，采用数值仿真对船用柴油机机身质量特征加以评估，求解准确性高。

本发明公开了一种面向船用柴油机机身质量特征加工可靠性评估方法，包括如下步骤：

(1)、分析确定影响柴油机机身质量特征加工质量的关键影响因素，

(2)、使用响应曲面法建立质量特征与关键影响因素之间的响应面模型，

(3)、通过蒙特卡罗仿真评估质量特征加工可靠性，获取质量特征的加工可靠度。

其中，所述步骤(1)中分析确定影响柴油机机身质量特征加工质量的关键影响因素的具体步骤包括：

(1.1)、切削加工有限元分析：

使用Deform-3D软件对柴油机机身切削加工过程开展切削有限元分析，将在UG中建立的刀具模型以.stl格式导出后再导入到Deform-3D中，工件模型则截取刀具附近材料的外层部分，建立刀具模型后，配合刀具形成工件模型；对刀具模型和工件模型分别划分网格模型；设立边界条件、切屑分离准则和本构模型，以切削速度、切削深度、进给量和环境温度为影响参数，通过正交试验设计多组切削仿真试验；待仿真试验完成后，分别输出各组数据的切削力与切削温度；

(1.2)、切削加工变形分析：

应用有限元软件HyperMesh对柴油机机身模型划分网格，对于加工位置划分六面体网格并局部加密，而其他位置则划分四面体网格；将划分后的网格文件导入ABAQUS软件中，定义机身的材料参数、弹性模量、泊松比、密度、热膨胀系数，并设置装夹载荷和自身重力载荷；将Deform-3D中得到的切削力和切削温度以静载荷的方式施加到装夹后的工件上，得到质量特征的变形量；随后将正交试验数据输入数据分析软件minitab15中进行均值分析，由minitab15软件输出的均值响应表中Delta大小与排秩顺序确定影响质量特征加工质量的关键影响因素；

(1.3)、基于环境温度的变化对柴油机机身平面或孔的切削加工过程中的机床加工精度的影响大，将环境温度设定为影响质量特征加工质量的关键影响因素。