基于有限元仿真的曲轴内铣加工参数优化

郭智昊， 解丽静， 谢志勇， 梁国祥

(1. 北京理工大学， 北京100081)

(2. 山西柴油机工业有限责任公司， 山西 大同 037000)

曲轴的使用工况条件严苛，要承受复杂的冲击载荷，且其是组成发动机动力传递系统的核心零件，因此对曲轴的材质、加工精度以及自身的强度和刚度要求均非常严格[1]。曲轴粗加工是曲轴加工工艺过程中材料去除量最大的一道工艺，通常采用数控车削、数控外铣、数控内铣、车—车拉等加工方法，其中数控内铣因其特殊的多刀盘柔性加工方式，能够取得加工精度高、加工效率高、加工质量稳定等较好的加工效果[2-3]。但是内铣加工主要依赖实际经验进行，面临着缺少加工参数确定方法的问题[4]。

仿真方法被广泛地用来对切削加工进行研究。岳彩旭等[5]建立了凸曲面铣削的三维热力耦合仿真模型，对铣削过程的力/热参数变化特性进行了研究。景旭文等[6]研究了不同切削参数对42CrMo铣削仿真结果的影响，利用切屑形态对比验证了仿真结果的可靠性，并通过仿真得到不同切削参数下铣削力的变化规律。丛靖梅等[7]提出了一种预测薄壁件残余应力变形的有限元仿真方法，并且基于这种方法，实现了对薄壁件加工工艺参数的优化。程耀楠等[8]建立了不同前角组合的铣削仿真模型，结合层切面铣刀进行试验验证，实现了协助刀具开发和优化切削参数的目的。

针对曲轴内铣加工中切削用量选取缺少标准、内铣加工可能产生变形的情况，通过有限元仿真预测了内铣加工参数和精度要求之间的关系，达到了优化曲轴内铣加工参数的目的，说明有限元仿真方法可以用于根据精度要求确定内铣加工参数。……