【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于加工变形补偿领域，涉及一种基于时空交互作用的大型薄壁件整体变形分区域补偿方法。
技术介绍
1、随着我国航空航天等各领域的快速发展，大型薄壁件以其轻量化、结构强度高等优良特性应用广泛。然而，大型薄壁件加工周期长、制造工序繁杂，由于自身刚度及时变性等因素影响，极易在半精加工及精加工阶段产生变形。加工过程伴随着材料的去除，导致初始应力的释放及加工应力的引入，构件应力重平衡的过程会引入变形量，且不同区域加工时，区域间的交互影响会产生额外变形。随着加工时间的推移，应力状态随时间发生改变，进而整体变形状态也会发生变化。
2、目前，大型薄壁件的加工多采用工人经验，逐刀修调、手动修改参数的方式，整体流程自动化程度低、加工耗时长、人工劳动强度大。在加工周期中构件已加工区域与未加工区域间的交互作用，导致加工基准偏移，误差累积，最终加工精度难以保证。因此，提出了面向大型薄壁件的整体变形分区域补偿方法，以机理解析模型角度解算时空交互作用整体变形值，结合特征点在机测量修正解析值，分区域修调补偿，进而保证大型薄壁件加工精度。
3、2015年，北京星航机电装备有限公司的李红卫等在专利cn105069249b中公开了一种隔框类整体结构件优化切削路径的方法，分别对单框与整体隔框构件建立有限分模型，做动态切削仿真，优化单框内轨迹形式和整体构件的加工顺序，进而控制加工变形。该方法从工艺顺序的角度对变形进行了控制，但未从机理上解析变形定量控制。2017年，广东工业大学的张峥等在专利cn106826393b中公开了一种整体壁板铣削变
4、目前，尚未提出过一种基于时空交互作用的大型薄壁件整体变形分区域补偿方法。
技术实现思路
1、本专利技术主要解决的技术问题是客服现有方法不足，针对大型薄壁件加工过程中基准偏移、变形交互叠加、多轮手动修调效率低等难题，提出了一种基于时空交互作用的大型薄壁件整体变形分区域补偿方法。该方法划定区域内时空交互作用对变形的影响范围，在区域内设定变形基准点；基于板壳力学理论，虑及初始应力释放与加工应力引入影响，建立区域间交互作用模型；结合时间因素对应力状态的影响，提出时空交互系数解析方法，利用有限元分析手段，求解基准点偏移值；以偏移值变化梯度划分补偿区域，将区域的边界交点定义为特征基准点，通过在机测量方法，获取特征基准点位置并与有限元计算位置求差值，修正区域补偿值；最后，对区域内加工代码按补偿值整体偏移，完成大型薄壁件整体变形补偿。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种基于时空交互作用的大型薄壁件整体变形分区域补偿方法，首先，基于大型薄壁件的型面特征，初步划分时空交互作用影响域，结合域内特征，设定特征域表征变形的基准点；其次，基于现有工艺顺序，结合构件的应力状态，建立加工过程中特征域间的变形交互影响模型，结合加工周期内的时间因素，求解时空交互影响系数，进而解算出基准点的偏移量；然后，以基准点偏移量的变化梯度为输入条件，在影响域内进一步细化补偿区域；最后，测量特征点的实际位置，以实际位置与解析位置的偏差为修正值，修正补偿区域偏移量，整体修调区域加工代码，完成大型薄壁件整体变形补偿；具体步骤如下：
4、第一步，确定时空交互作用影响域，结合型面特征设置基准点及边界特征点
5、对于大型薄壁件中的多框结构件，在加工过程中，随着材料去除，切削层中的残余应力逐渐释放，内部的应力平衡被打破，多框结构件发生变形后恢复平衡状态；在多框结构件中一部分由于材料去除产生变形时，其相邻区域会随之产生变形；多框结构件在加工一个网格时，对周围n个网格产生影响；
6、多框结构件的网格中心处距离筋条最远、刚性最弱、变形最剧烈，将网格中心处设置为网格基准点；在多框结构件中一个网格的材料被去除时，其相邻区域会发生变形，由于在释放时没有外力作用，相邻网格共用的筋条左右两侧的变形相同，将两个相邻网格中心基准点在曲面上的连线与筋条宽度中心线交点设置为边界特征点；
7、第二步，建立特征域间时空交互作用模型，求解时空交互系数
8、在形成新的应力平衡状态时，可认为此时生成的附加应力以等效力矩的方式作用在剩余材料上，根据去除材料中的应力获得网格肋板上的等效力矩，表示为：
9、
10、
11、其中，mα和mβ为去除材料中α和β方向上应力产生的等效力矩，h为多框结构件毛坯厚度，h为多框结构件肋板剩余材料厚度，σα和σβ为去除材料中α和β方向上的应力；
12、多框结构件网格中心的基准点表征网格内部的最大变形值，基准点相对于边界特征点的变形状态表示为：
13、
14、其中，ui为基准点和边界特征点连线的α方向变形，vi为基准点和边界特征点连线的β方向变形，wi为基准点在厚度方向上的变形，di为加工网格材料在去除后剩余材料的刚度，li为两个边界特征点在曲面上的弧长距离，μ为材料的泊松比；
15、在加工下一个网格时，上一个加工过的网格仍在产生变形；同时，在加工下一个网格后，下一个网格对上一个加工过的网格也产生影响；通过时空交互系数表征在加工过程中前后两个网格之间互相的影响效果，考虑加工时间和网格之间的距离的情况下，时空交互系数表示为：
16、
17、其中，ρi+1,i为前一个网格加工对后一个网格造成影响的时空交互系数，ρi,i+1代表后一个网格加工对前一个网格造成影响的时空交互系数，hi和hi+1为前后网格加工后的壁厚，ti和ti+1为加工前后两个网格的时刻，m为加工前后两个网格的之间包含的基准点数目，c为由多框结构件材料与结构确定的系数；
18、第三步，以基准点变形梯度为约束，在影响域内划分补偿区域
19、在确定两个网格之间的时空交互系数后，加工全部网格后，最后加工的网格由于先前加工过网格对其变形影响的累计剧烈变形，最后加工网格的基准点位移表示为：
20、
21、其中，ξn为基准点连线α方向上的位移，ζn为基准点连线β方向上的位移，为基准点在厚度方向上的位移，n为划分的网格数目；
22、通过确定时空交互系数，得到加工过的所有网格特征点变形值；最后加工的网格累计变形影响最剧烈，其基准点的位移最大，通过第二步中计算得到的特征点变形值，可得到最后加工的网格基本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于时空交互作用的大型薄壁件整体变形分区域补偿方法，其特征在于，步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于时空交互作用的大型薄壁件整体变...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海波，于剑驰，柴兴亮，吴春辉，薄其乐，李特，王永青，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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