第9期 2017年9月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)09012903
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt.2017.09.033
ABAQUS二次开发及在曲面薄壁件
加工变形模拟中的应用
于金，王胤棋
（沈阳航空航天大学机电工程学院，沈阳110136）
No.9 Sep.2017
摘要：针对目前有限元软件无法对大型曲面薄壁件铣削过程进行连续模拟的问题，采用Pvthon脚本语言对ABAOUS前处理模块进行了二次开发，通过Pvthon脚本程序将切削力动态加载到工件的加工区域，近似模拟了四坐标铣削过程，解决了大尺寸曲面薄壁件加工变形的模拟问题。实例模拟计算表明，所开发的程序界面友好，实用性强，仿真结果符合实际规律，证明利用有限元二次开发技术可
关键词：Python；ABAQUS；二次开发；曲面薄壁件
中图分类号：TH164；TG506
文献标识码：A
Secondary Development of ABAQUS and Its Application in Curved
Thin-walled Part Machining Deformation Simulation
YU Jin,WANG Yin-qi
(School of Mechatronic Engineering,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136, China)
Abstract : In view of the problem of finite element software for large size curved thin-walled parts continu-eorassaaseeesoes velopment,Through the Python script for the cutting force dynamic loading, the four-axis milling process was simulated and the machining deformation simulation problem for large size curved thin-walled parts was solved. the sample simulation showed that the procedure was friendly and practicable. the results accord with the actual rule, which proved the machining deformation of large size curved thin-walled parts can be better predicted by using finite element secondary development technique,it provided important reference and guidance for its application in other fields.
Key words : Python ; ABAQUS ; secondary development ; curved thin-walled part
0引言
大型航空薄壁件的加工制造技术作为飞机机体制造的六大关键技术之一，一直困扰着航空工业1]。图 1为波音747密封门结构件，其主要结构特点为：大尺寸曲面表面、厚度薄，这就导致在切削力、重力和装夹力作用下极易产生变形。为控制加工变形，实际加工中常采用柔性工装系统对工件进行装夹，由于柔性工装支撑单元的布局（数量和位置)对加工后的变形量有显著影响，因此对柔性工装系统夹持下，大尺寸曲面薄壁件铣削加工过程的仿真就变的极为重要。
图1波音747密封门
收稿日期：2016-11-01修回日期：2016-12-15
在柔性夹具研究领域，陆俊百等[2]提出了自适应优化和遗传算法两种方法优化装夹布局，经过优化分析得到广提高加工精度的最优布局，但其通过在加工区域施加压强模拟铣削加工，与实际加工中存在差异。在铣削加工仿真方面，刘建宁等3采用解析法得到铣削力模型，并对铣刀和工件相对耦合作用下的铣削加工变形展开研究。于金等[4】通过ABAQUS/Explicit（显式分析求解器）模拟工件表层网格在刀具切削部分的挤压作用下发生塑性形变直至断裂的方法来模拟铣削加工，并针对航空接头薄壁件存在的加工变形问题，提出广辅助支撑提高工件刚度的方法，实现对航空接头类薄壁件加工变形的控制。这种模拟铣削加工的方法存在以下两点不足：①由于显式分析求解器采用中心差分法解决动力学问题，此方法的实质是使用差分代替微分，并且对位移和加速度采用线性外插。为保证结果不失真，显示分析中所采用的时间增量步长
*基金项目：辽宁省自然科学基金（2014024006）
作者简分芳数撸1一），男，辽宁大连人，沈阳航空航天大学教授，硕士，研究方向为数控加工、机电一体化技术，（E-mail)yujin@sal.edu.cn。