刘醒彦，刘长青

（南京航空航天大学机电学院，南京210016）

加工变形是航空大型整体构件（特别是薄壁零件）数控加工中常见的问题，加工变形导致零件几何误差和尺寸公差超差[1]。波音公司的一项研究表明，由于零件加工变形引起的工件报废损失超过29 亿美元[2]。影响加工变形的因素有很多[3-4]，包括毛坯料的初始残余应力、零件尺寸结构、刀具参数、加工工艺等，其中初始应力引起的变形占部件总变形量的90%以上[5]。

残余应力与加工变形的相关研究表明，加工变形是材料残余应力、零件的尺寸外形以及零件在毛坯中的位置关系的函数[6]。数控加工过程中，大量的材料被去除，毛坯内部残余应力平衡被打破，形成力矩导致工件变形，其中力矩受工件几何和残余应力共同影响。对毛坯施加预变形，改变毛坯内部的初始应力场分布，最终影响工件上应力分布，从而影响工件最终变形。毛坯中的应力分布在整个材料中，工件只是毛坯的一部分，改变工件在毛坯中位置会影响工件最终内部应力分布，同样影响工件最终变形。工件变形是工件几何和残余应力共同作用的复杂过程，在工件几何确定的情况下，很难通过单一变量寻找到合适的工件应力分布抑制工件变形。因此综合考虑预应力与加工位置的加工变形控制方法，对毛坯施加力载荷，使毛坯初始残余应力分布发生变化，选择适当的加工位置，使工件在预变形毛坯获得力矩较小的应力分布。……