[发明专利]一种零件加工变形量及切削力阈值计算方法、装置及设备

说明书

本发明公开了一种零件加工变形量及切削力阈值计算方法、装置及设备，零件加工变形量及切削力阈值计算方法包括：在零件有限元模型中将零件加工区域表面离散为采样点的集合，进一步获得单个采样点的刚度矩阵；根据单个采样点的刚度矩阵，获得零件加工区域的局部刚度系数矩阵；根据局部刚度系数矩阵，获得零件加工区域各采样点的加工变形量；根据各采样点的加工变形量，获得零件外缘的最大切削力阈值。本发明的方案，通过构建零件有限元模型，并将加工区域离散为采样点点阵，由离散采样点刚度矩阵的集合构建薄壁件加工区域局部刚度系数矩阵，实现了通过局部刚度系数矩阵进行快速高效的薄壁件加工变形量预测和切削参数优化。

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，尤其涉及一种零件加工变形量及切削力阈值计算方法、装置及设备。

背景技术

航空航天领域中关键复杂零件多包含薄壁和异形特征，精度要求高，且制造过程复杂。铣削是零部件加工的重要环节，但是在对薄壁零件进行铣削加工过程中，薄壁零件容易发生变形，不能保证薄壁零件的精度和质量要求。因此需要对加工件的铣削加工变形量进行预测，以进行切削参数优化。

现有技术中对铣削加工变形量和切削参数优化，需要不断在工件的有限元模型中重复施加切削力，进行仿真分析，存在仿真过程复杂、效率较低的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种零件加工变形量及切削力阈值计算方法、装置及设备，解决了现有技术中对铣削加工变形量和切削参数优化，存在的仿真过程复杂、效率较低的问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种零件加工变形量及切削力阈值计算方法，包括：

在零件有限元模型中将零件加工区域表面离散为采样点的集合；

通过有限元仿真分析，获得单个采样点的刚度矩阵；

根据所述单个采样点的刚度矩阵，获得零件加工区域的局部刚度系数矩阵；

根据所述局部刚度系数矩阵，获得零件加工区域各采样点的加工变形量；

根据零件加工区域各采样点的加工变形量，获得零件外缘的最大切削力阈值。

可选的，通过有限元仿真分析，获得单个采样点的刚度矩阵，包括：

根据应力与应变线性叠加耦合的关系，通过有限元仿真分析，建立单个采样点的刚度矩阵。

可选的，所述根据应力与应变线性叠加耦合的关系，通过有限元仿真分析，建立单个采样点的刚度矩阵，包括：

通过有限元仿真分析，获得单个采样点在第一切削力作用下的刚度矩阵R：

所述第一切削力包括x、y和z三方向的切削力预设值；

其中，R_xx表示单个采样点在x方向的切削力作用下在x方向上的刚度值，R_xy表示单个采样点在x方向的切削力作用下在y方向上的刚度值，R_xz表示单个采样点在x方向的切削力作用下在z方向上的刚度值，R_yx表示单个采样点在y方向的切削力作用下在x方向上的刚度值，R_yy表示单个采样点在y方向的切削力作用下在y方向上的刚度值，R_yz表示单个采样点在y方向的切削力作用下在z方向上的刚度值，R_zx表示单个采样点在z方向的切削力作用下在x方向上的刚度值，R_zy表示单个采样点在z方向的切削力作用下在y方向上的刚度值，R_zz表示单个采样点在z方向的切削力作用下在z方向上的刚度值。

具体的，所述采样点的集合为一组m行n列的采样点集合；

所述根据所述单个采样点的刚度矩阵，获得零件加工区域的局部刚度系数矩阵包括：