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摘 要：本文分析了在进行数控加工之前的预防性仿真，能过有效的防止工件变形，将工件模拟成为弹性体，对在加工中的相关的工艺进行模拟，通过工艺模型的建立，从而能够结合有限元的分析，分析造成变形的误差。按照工艺的成本分析，对工艺进行局部的调整，对刀具的路径进行修改，提高工艺的质量。
关键词：工艺质量；数控加工；薄壁零件；变形；仿真
在进行数控加工的过程中，其主要流程有三个，在加工前要进行工艺的设计与零件的编程，在加工时要实现全程的监控，以及在加工后要对加工进行检验。在加工中，工艺系统会受到外界的干扰，导致加工的变形，而且工件在安装的过程中会存在一些误差，刀具在使用中会出现一些磨损。所以，在进行数控加工的过程中，应该进行工艺的设计，确保加工的质量，在模拟中，应该分析工艺的几何特征。
一、仿真基础上的数控工艺质量完善措施
在仿真的基础上，进行数控工艺的改进，首先要实现零部件的建模，然后再进行数控的编程，实现工艺的建模与物理的仿真，对工艺进行优化。
二、改进方法
在工艺改进的过程中需要使用KU=F的公式，K代表的是工件刚度建立的矩阵，F代表的是工件的荷载形成的列阵，U代表的是工作上的各个节点的位移形成的阵列，通过对这个公式进行分析，可以看出，要想防止工件在加工中出现变形，应该提高工件的刚度，减小工件的荷载。
（一）进给量的调节
要想减小工件的荷载，就需要减小进给量，可以有效的防止工件产生变形，提高工件的加工效率，应该对进给量进行局部的调节。应该在关键的区域形成刚度大、变形小的区域，在这类区域中可以提高进给量，在那些刚度比较差的区域，运用小的进给量。其流程如图1所示。
图1 刀具路径的进给量的调节
首先要确定产生变形的区域，假设一个加工面的最大的变形量，按照物理仿真的方式，建立变形分布图，形成变形的关键区域，变形的分布图运用等值线的分布情况来表示。然后实现边界点的确定，边界点指的是刀具的路径与关键区域的交集，当刀具走的是直线路径时，采用几何相交算法分析边界点，如果刀具走的是曲线路径，那么就要运用CAM软件建立刀位文件，按照差补公差实现对路径的离散。最后实现刀位文件的修改，此时应该对进给量进行不同方向的调整，结合边界点，按照刀具的路径，如果刀具走的是直线路径，那么就需要在边界点增加新的刀位点。
（二）刀具路径的修正
在对薄壁零件进行加工时，工件受到不均匀的切削力的影响产生变形，而且会产生变形的回弹，在变形消除的过程中会引起加工的误差，导致工件的轮廓出现变形，所以，应该采用主动的刀具路径修正的方式，应该先对会弹量进行计算，再形成新的刀具，运用补偿刀具的方式，减小变形回弹产生的工件的误差。其流程如图2所示。
图2 刀具路径的修正
（三）装夹方案的完善
当工件的荷载改变后，其刚度也会发生变化，装夹的方案与荷载关系密切，而且与夹紧力的数量以及位置有关系，这些变量如果产生较大的变化，都会导致工件的变形。所以，在对装夹方案进行完善中，应该完善夹紧力的数量，将一个夹紧力改成多个夹紧力，这样就能够实现力的分散，防止力过分集中导致工件变形，而且即使产生了变形，也不会导致工件变形不均匀。改善夹紧力的位置，夹紧力一般是在刚度比较好的平面上发挥作用的，而支撑力是作用于刚度差的平面上的。最后应该改变夹紧力的大小，当夹紧力的数量和位置都固定下来后，尽量使用小的夹紧力，确保工件具有较好的稳定性。
（四）工件结构的完善
如果工件的受力情况是稳定的，那么工件的荷载也是恒定的，应该通过改变工件的刚度，可以通过在工件上增加凸型台，能够使工件的刚度增减，减小工件的变形。在对工艺质量进行完善的过程中，应该运用不同的方法进行改善，分析工艺的成本规律的基础上，减少工艺的成本。
三、实例的分析
图3是某薄壁套的零件，其材质为无缝钢管，零件的外圆直径为64毫米，内孔直径为60毫米，壁的厚度为2毫米，长度为40毫米，此零件的直径尺寸精度要求比较高。在进行加工时，一般先对内腔进行加工，再对外缘加工，先对凹端进行加工，再加工凸端。此工件的刚度是比较差的，所以在加工的过程中产生变形，而且会受到工艺流程、刀具路径等影响，所以要进行反复的切割实验，实现工艺的改进。但是在反复的实验中会增加成本，而且导致加工的质量降低，工件的稳定性受到影响。本次研究对此零件进行了仿真实验，使加工质量得到了改善。
图3 零件图
在對工件进行加工中，应该运用工件装夹的方式，在加工的过程中，运用普通装夹的方式，加工的精度会受到一定的局限性。所以，在对此零件进行装夹中，应该加大另加的支撑面积，拓宽夹压的面积，减小夹压的应力，可以运用增添辅助支承的方式，使工件的刚度能够提高。对刀具行走的路径观察，然后分析工件在不同的位置产生的变形，并分析变形产生的原因，然后沿着刀具行走的路径，建立控制点，实现均匀的控制。在运用工艺夹头装夹时要确定好夹持的长度，当工件完成内孔和外圆端面的加工后，再进行切割。这样可以防止工件在加工的过程中产生变形，同时又能够确保内孔和外圆端面的位置是精确的。
结语：
在对薄壁零件进行加工中，最主要是控制零件的变形，在进行加工之前就可以采用仿真技术，减小变形的误差。通过分析工艺质量的成本规律，能够对进给量进行调节，对刀具的路径进行修正，采用物理仿真，减少实验的成本，提高加工的效率。
参考文献：
[1]魏丽，郑联语. 改进薄壁零件数控加工质量的进给量局部优化方法[J]. 航空精密制造技术，2011，04：10-14.
[2]王占礼，朱丹，胡艳娟，李静，董超. 薄壁件数控加工物理仿真研究现状与发展趋势[J]. 机床与液压，2014，03：162-166.
[3]蒲昌兰，刘卫武，罗志勇. 飞机铝合金薄壁件腹板数控加工质量改进措施[J]. 制造业自动化，2014，13：44-47.
关键词：工艺质量；数控加工；薄壁零件；变形；仿真
在进行数控加工的过程中，其主要流程有三个，在加工前要进行工艺的设计与零件的编程，在加工时要实现全程的监控，以及在加工后要对加工进行检验。在加工中，工艺系统会受到外界的干扰，导致加工的变形，而且工件在安装的过程中会存在一些误差，刀具在使用中会出现一些磨损。所以，在进行数控加工的过程中，应该进行工艺的设计，确保加工的质量，在模拟中，应该分析工艺的几何特征。
一、仿真基础上的数控工艺质量完善措施
在仿真的基础上，进行数控工艺的改进，首先要实现零部件的建模，然后再进行数控的编程，实现工艺的建模与物理的仿真，对工艺进行优化。
二、改进方法
在工艺改进的过程中需要使用KU=F的公式，K代表的是工件刚度建立的矩阵，F代表的是工件的荷载形成的列阵，U代表的是工作上的各个节点的位移形成的阵列，通过对这个公式进行分析，可以看出，要想防止工件在加工中出现变形，应该提高工件的刚度，减小工件的荷载。
（一）进给量的调节
要想减小工件的荷载，就需要减小进给量，可以有效的防止工件产生变形，提高工件的加工效率，应该对进给量进行局部的调节。应该在关键的区域形成刚度大、变形小的区域，在这类区域中可以提高进给量，在那些刚度比较差的区域，运用小的进给量。其流程如图1所示。
图1 刀具路径的进给量的调节
首先要确定产生变形的区域，假设一个加工面的最大的变形量，按照物理仿真的方式，建立变形分布图，形成变形的关键区域，变形的分布图运用等值线的分布情况来表示。然后实现边界点的确定，边界点指的是刀具的路径与关键区域的交集，当刀具走的是直线路径时，采用几何相交算法分析边界点，如果刀具走的是曲线路径，那么就要运用CAM软件建立刀位文件，按照差补公差实现对路径的离散。最后实现刀位文件的修改，此时应该对进给量进行不同方向的调整，结合边界点，按照刀具的路径，如果刀具走的是直线路径，那么就需要在边界点增加新的刀位点。
（二）刀具路径的修正
在对薄壁零件进行加工时，工件受到不均匀的切削力的影响产生变形，而且会产生变形的回弹，在变形消除的过程中会引起加工的误差，导致工件的轮廓出现变形，所以，应该采用主动的刀具路径修正的方式，应该先对会弹量进行计算，再形成新的刀具，运用补偿刀具的方式，减小变形回弹产生的工件的误差。其流程如图2所示。
图2 刀具路径的修正
（三）装夹方案的完善
当工件的荷载改变后，其刚度也会发生变化，装夹的方案与荷载关系密切，而且与夹紧力的数量以及位置有关系，这些变量如果产生较大的变化，都会导致工件的变形。所以，在对装夹方案进行完善中，应该完善夹紧力的数量，将一个夹紧力改成多个夹紧力，这样就能够实现力的分散，防止力过分集中导致工件变形，而且即使产生了变形，也不会导致工件变形不均匀。改善夹紧力的位置，夹紧力一般是在刚度比较好的平面上发挥作用的，而支撑力是作用于刚度差的平面上的。最后应该改变夹紧力的大小，当夹紧力的数量和位置都固定下来后，尽量使用小的夹紧力，确保工件具有较好的稳定性。
（四）工件结构的完善
如果工件的受力情况是稳定的，那么工件的荷载也是恒定的，应该通过改变工件的刚度，可以通过在工件上增加凸型台，能够使工件的刚度增减，减小工件的变形。在对工艺质量进行完善的过程中，应该运用不同的方法进行改善，分析工艺的成本规律的基础上，减少工艺的成本。
三、实例的分析
图3是某薄壁套的零件，其材质为无缝钢管，零件的外圆直径为64毫米，内孔直径为60毫米，壁的厚度为2毫米，长度为40毫米，此零件的直径尺寸精度要求比较高。在进行加工时，一般先对内腔进行加工，再对外缘加工，先对凹端进行加工，再加工凸端。此工件的刚度是比较差的，所以在加工的过程中产生变形，而且会受到工艺流程、刀具路径等影响，所以要进行反复的切割实验，实现工艺的改进。但是在反复的实验中会增加成本，而且导致加工的质量降低，工件的稳定性受到影响。本次研究对此零件进行了仿真实验，使加工质量得到了改善。
图3 零件图
在對工件进行加工中，应该运用工件装夹的方式，在加工的过程中，运用普通装夹的方式，加工的精度会受到一定的局限性。所以，在对此零件进行装夹中，应该加大另加的支撑面积，拓宽夹压的面积，减小夹压的应力，可以运用增添辅助支承的方式，使工件的刚度能够提高。对刀具行走的路径观察，然后分析工件在不同的位置产生的变形，并分析变形产生的原因，然后沿着刀具行走的路径，建立控制点，实现均匀的控制。在运用工艺夹头装夹时要确定好夹持的长度，当工件完成内孔和外圆端面的加工后，再进行切割。这样可以防止工件在加工的过程中产生变形，同时又能够确保内孔和外圆端面的位置是精确的。
结语：
在对薄壁零件进行加工中，最主要是控制零件的变形，在进行加工之前就可以采用仿真技术，减小变形的误差。通过分析工艺质量的成本规律，能够对进给量进行调节，对刀具的路径进行修正，采用物理仿真，减少实验的成本，提高加工的效率。
参考文献：
[1]魏丽，郑联语. 改进薄壁零件数控加工质量的进给量局部优化方法[J]. 航空精密制造技术，2011，04：10-14.
[2]王占礼，朱丹，胡艳娟，李静，董超. 薄壁件数控加工物理仿真研究现状与发展趋势[J]. 机床与液压，2014，03：162-166.
[3]蒲昌兰，刘卫武，罗志勇. 飞机铝合金薄壁件腹板数控加工质量改进措施[J]. 制造业自动化，2014，13：44-47.