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随着航空航天、能源动力和精密仪器等领域的发展,薄壁零件的使用量大幅增加,精度要求也不断提高。由于薄壁零件自身的结构刚度差,切削加工过程中,其在夹紧力、切削力和残余应力等因素的作用下会产生较大变形,零件的加工精度往往难以保证。而纯铁材料作为一种难加工材料,本身的切削加工性较差,导致纯铁薄壁零件的精密加工问题长期无法得到解决,制约了相关行业的应用和发展。因此,围绕纯铁薄壁零件的精密加工问题,采用有限元仿真等技术手段,研究加工过程,优化加工工艺,对纯铁薄壁零件加工精度的提高有着重要的理论意义和实用价值。本文以纯铁薄壁曲面回转类零件为对象,针对其车削加工变形问题,采用有限元分析和切削实验等方法,考虑切削力、装夹力以及残余应力等多种影响因素,对薄壁回转件车削加工过程中的变形问题进行了研究,以揭示各因素对加工变形的影响规律,并据此优化加工工艺。具体研究工作如下:基于大型通用有限元软件ABAQUS建立了弹性工件—夹具接触模型,预测了纯铁薄壁壳体的装夹变形。以相同装夹条件下的装夹变形最小为目标,对提出的不同装夹方案进行了优选。考虑定位面不同轮廓形式,对定位面存在平面度和平行度误差情形时的装夹变形进行了分析,并提出了相应的改进建议。研究了金属切削仿真的关键技术,并以此为基础,建立了三维热力耦合切削仿真模型,模拟了纯铁材料切削加工带状切屑成型过程,对加工过程的切削力以及产生的残余应力进行了预测,基于仿真结果对纯铁材料切削加工的特点进行了研究,验证了切削变形理论。基于映射法预测构件整体变形的基本原理,考虑薄壁复杂曲面回转构件加工过程中由相关参数变化引起的应力场的非均匀性,通过多维插值重构了非均匀残余应力场,建立了非均匀应力场下工件整体变形预测模型。借助ABAQUS二次开发功能,利用该模型对薄壁曲面回转构件车削加工变形进行了准确预测。对纯铁材料进行了车削实验,利用Kistler切削力测试系统测试了纯铁车削加工过程中的切削力,利用Prism残余应力测试系统测试了纯铁切削加工表面沿层深的残余应力分布,并与仿真结果进行对比,验证了三维热力耦合切削仿真模型的准确性。