基于自然進(jìn)化策略的多工藝融合結(jié)構(gòu)件加工變形控制方法*

劉醒彥，劉長(zhǎng)青

（南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，南京210016）

加工變形是航空大型整體構(gòu)件（特別是薄壁零件）數(shù)控加工中常見的問(wèn)題，加工變形導(dǎo)致零件幾何誤差和尺寸公差超差[1]。波音公司的一項(xiàng)研究表明，由于零件加工變形引起的工件報(bào)廢損失超過(guò)29 億美元[2]。影響加工變形的因素有很多[3-4]，包括毛坯料的初始?xì)堄鄳?yīng)力、零件尺寸結(jié)構(gòu)、刀具參數(shù)、加工工藝等，其中初始應(yīng)力引起的變形占部件總變形量的90%以上[5]。

殘余應(yīng)力與加工變形的相關(guān)研究表明，加工變形是材料殘余應(yīng)力、零件的尺寸外形以及零件在毛坯中的位置關(guān)系的函數(shù)[6]。數(shù)控加工過(guò)程中，大量的材料被去除，毛坯內(nèi)部殘余應(yīng)力平衡被打破，形成力矩導(dǎo)致工件變形，其中力矩受工件幾何和殘余應(yīng)力共同影響。對(duì)毛坯施加預(yù)變形，改變毛坯內(nèi)部的初始應(yīng)力場(chǎng)分布，最終影響工件上應(yīng)力分布，從而影響工件最終變形。毛坯中的應(yīng)力分布在整個(gè)材料中，工件只是毛坯的一部分，改變工件在毛坯中位置會(huì)影響工件最終內(nèi)部應(yīng)力分布，同樣影響工件最終變形。工件變形是工件幾何和殘余應(yīng)力共同作用的復(fù)雜過(guò)程，在工件幾何確定的情況下，很難通過(guò)單一變量尋找到合適的工件應(yīng)力分布抑制工件變形。因此綜合考慮預(yù)應(yīng)力與加工位置的加工變形控制方法，對(duì)毛坯施加力載荷，使毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力分布發(fā)生變化，選擇適當(dāng)?shù)募庸の恢茫构ぜ陬A(yù)變形毛坯獲得力矩較小的應(yīng)力分布。……