(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111334757.0 (22)申请日 2021.11.11 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113779707 A (43)申请公布日 2021.12.10 (73)专利权人 成都航空职业 技术学院 地址 610000 四川省成 都市龙泉驿区车城 东七路69 9号 (72)发明人 刘志学　韩雷　郑金辉　胡登洲　 (74)专利代理 机构 成都海成知识产权代理事务 所(普通合伙) 51357 代理人 庞启成 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 1042525 66 A,2014.12.31 CN 105277435 A,2016.01.27 郑金辉 等.航空发动机小型超薄叶片激光 选区熔化成形质量分析. 《应用激光》 .2020,第40 卷(第4期),第6 05-609页. 郑耀辉 等.薄壁变形机匣件限位检测方法 的研究与优化. 《机床与液压》 .2021,第49卷(第5 期),第98-101、 1 19页. Zhong-you Xie 等.The rei nforcement optimizati on of thi n-walled square tubes for bendi ng crashw orthiness. 《Internati onal Journal of Crashworthiness》 .2020,第1-7页. 审查员 陈鸣 (54)发明名称 基于位移载荷仿真分析的超大型薄壁零件 变形控制方法 (57)摘要 本发明公开了基于位移载荷仿真分析的超 大型薄壁零件变形控制方法， 包括建立超大型薄 壁零件半精加工工序完成后理想无变形状态的 数字模型； 对半精加工完成后的零件进行自然时 效； 测量自然时效后零件的变形情况； 建立有限 元模型； 对零件受位移载荷 而引起的应变分布情 况进行仿真计算， 得到应变分布图； 测量零件的 平面度超差情况； 划分应变严重区和应变非严重 区， 在精加工应变严重区时预留设置十字形工艺 加强筋， 增加应变严重区的刚度； 通过自然时效 后的真实位移值作为位移载荷， 构造出界定零件 应变严重区的应变阈值函数， 借助有限元分析精 确界定出应变严重区和应变非严重区， 能够有效 减小零件的加工变形， 能够用于指导超大型薄壁 弱刚性零件的结构设计 。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 113779707 B 2022.02.01 CN 113779707 B 1.基于位移载荷仿真分析的超大型薄壁零件变形控制方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1、 使用建模软件， 建立超大型薄壁零件半精加工工序完成后理想无变形状态的数字 模型并保存， 所述 零件半精加工 工序完成后包括若干个 腹板、 孔、 工艺凸台； S2、 对所述零件进行粗加工和半精加工， 所述零件四周和中间两个孔处设置有若干个Z 向等高的工艺凸台， 相邻两个所述工艺凸台的距离设定在300mm～400mm之间， 所述工艺凸 台与零件一体加工成形， 用于将零件压紧在工装上， 防止所述零件在加工过程中移动， 半精 加工完成后， 完全松开半精加工 工序完成后的零件 装夹， 并进行自然时效； S3、 所述零件自然时效后因内应力释放而产生翘曲变形， 在变形后的零件的各工艺凸 台下面放置等高垫块进行支承， 使零件悬空放置在水平工作台上， 每个工艺凸台下面均对 应设置有一个等高垫块， 用塞尺分别测量变形后的零件上各工艺凸台下表面与对应等高垫 块上表面Z向的间隙值； S4、 将S1中所述数字模型导入到有限元分析软件， 定义模型单元、 截面和材料属性， 完 成单元网格划分， 建立有限元模型； S5、 根据S3中测量得到的Z向间隙值， 在相应的各工艺凸台下表面上施加与Z向间隙值 相等的Z向位移载荷以及其它自由度的固定约束， 基于有限元求解出零件应变分布情况， 即 零件上各点应变值εi， 其中最大应 变值为εmax； S6、 在每个腹板中部选取一点， 测量这些点的空间坐标值， 以这些点的最小二乘平面作 为评定基准面， 计算零件的平 面度Pf， 并计算零件设计要求平 面度Ps与零件平 面度Pf的比值 作为平面度比值κ， 若κ大于等于1， 则零件的平 面度未超差， 若小于1， 则零件的平 面度超差， 且零件平面度超差越严重， κ的值越小； S7、 后续精加工工序均采用无应力夹紧方式进行夹紧， 根据 κ的大小判定是否存在应变 严重区， 设定 κ的阈值为κl， 同时引入安全系数 n， 令κl=1/n， 如果κ大于等于κl， 则按照正常精 加工工序进行加工， 无需加筋； 如果 κ小于κl， 则根据κ、εmax和n， 则界定出应变严重区和应变 非严重区， 并对应变严重区进行加筋， 具体过程包括： 计算应变值的阈值函数 L=n·κ·εmax， 将S5中仿真结果应变值 εi大于L小于等于εmax的区域设定为应变严重区， 其余区域设定为应 变非严重区， 所述应变严重区和应变非严重区均包含了零件的正反两面， 首先精加工所述 应变非严重区， 先释放所述应变非严重区的内应力， 再精加工所述应变严重区， 并在精加工 所述应变严重区时在其每个腹板区域预留设置十字形工艺加强筋， 增加应变严重区的刚 度， 零件两面精加工 完成后再将十 字形工艺加强筋去除。 2.根据权利要求1所述的基于位移载荷仿真分析的超大型薄壁零件变形控制方法， 其 特征在于， 所述S1中超大 型薄壁零件长度大于等于 3m， 宽度大于等于1.5m， 腹板厚度为2m m。 3.根据权利要求1所述的基于位移载荷仿真分析的超大型薄壁零件变形控制方法， 其 特征在于， 所述S2中自然时效的时间为720 h以上。 4.根据权利要求1所述的基于位移载荷仿真分析的超大型薄壁零件变形控制方法， 其 特征在于， 所述S3中零件悬空稳定放置时零件最低处距离水平工作台平面大于等于50mm， 由于零件自然时效后发生变形， 悬空稳定放置需保证至少有3个工艺凸台下表面与等高垫 块上表面Z向的间隙值 为0。 5.根据权利要求1所述的基于位移载荷仿真分析的超大型薄壁零件变形控制方法， 其权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113779707 B 2特征在于， 所述S4中数字模型以stp格式导入有限元分析 软件ABAQUS中。 6.根据权利要求1所述的基于位移载荷仿真分析的超大型薄壁零件变形控制方法， 其 特征在于， 所述S5中位移载荷的大小等于间隙值， 位移载荷的方向为Z轴向上。 7.根据权利要求1所述的基于位移载荷仿真分析的超大型薄壁零件变形控制方法， 其 特征在于， 所述S6中零件平面度 Pf的计算方法是， 以评定基准面作为基准平面计算各测量 点到基准平面的绝对距离值， 取最大值作为该零件的平面度。 8.根据权利要求1所述的基于位移载荷仿真分析的超大型薄壁零件变形控制方法， 其 特征在于， 所述S7中无应力夹紧方式为使用浮动工装， 调整 各浮动工装高度， 使其上支撑平 面与零件工艺凸台下表面贴合后再压紧。 9.根据权利要求1所述的基于位移载荷仿真分析的超大型薄壁零件变形控制方法， 其 特征在于， 所述S7中， 安全系数 n介于0.7~1，κl等于1/n。 10.根据权利要求1所述的基于位移载荷仿真分析的超大型薄壁零件变形控制方法， 其 特征在于， 所述S7中， 十 字形工艺加强筋设置在腹板中心， 高度为3m m， 宽度为10m m。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113779707 B 3