基于殘余應力的弱剛度結構件加工變形分析

胡吉成，劉冠成，王瑞顯

（1.荊州理工職業學院，湖北　荊州　434000；2.北京理工大學　機械與車輛學院，北京　100081）

基于殘余應力的弱剛度結構件加工變形分析

胡吉成1，劉冠成2，王瑞顯2

（1.荊州理工職業學院，湖北荊州434000；2.北京理工大學機械與車輛學院，北京100081）

摘要：在加工過程中產生的殘余應力容易導致弱剛度結構件變形，因此，研究殘余應力對加工變形的影響規律具有十分重要的意義。針對外輪轂，建立了弱剛度結構件切削加工過程的有限元模型，通過分析不同切削參數產生的殘余應力沿工件深度方向的分布規律，得到了切削參數對殘余應力的影響規律，并通過實驗驗證了仿真結果的準確性。最后，通過分析不同切削參數產生的殘余應力導致的加工變形，得到了殘余應力對加工變形的影響規律，為加工工藝的優化提供了理論基礎。

關鍵詞：弱剛度結構件；殘余應力；加工變形

0　引言

在車輛傳動系統中，弱剛度零件占有相當大的比例，如行星架、齒圈、外輪轂等。這些零件因空間約束和工作使命的特殊要求，結構上采用薄壁設計，且加工精度要求高，屬于高精度弱剛度結構件，其共同特點是剛度弱，在切削加工中，工件受殘余應力影響，容易產生加工變形，影響加工精度和加工效率。

殘余應力對構件變形的影響主要包括兩個方面：一是零件抵抗動靜載荷的變形能力；二是載荷卸載后變形的恢復能力［1］。在切削加工的過程中，隨著被切削材料的去除，切削層中的殘余應力被逐漸釋放，零件自身的剛度也發生了變化，原始的自平衡狀態被破壞，零件只有通過變形來達到新的平衡狀態，這是殘余應力對切削加工變形影響的基本機理［2］。……