(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111629163.2 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 中国北方发动机 研究所 （天津） 地址 300400 天津市北辰区永 进道96号 (72)发明人 赵良宇　朱鸿儒　孙婷婷　付博伟　 王剑豪　马青怡　于凡　赵成微　 高健　于鸿飞　 (74)专利代理 机构 天津企兴智财知识产权代理 有限公司 12 226 专利代理师 薛萌萌 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 随动气浮支撑的基于壳理论的薄壁筒镜像 切削建模方法 (57)摘要 本发明提供了一种随动气浮支撑的基于壳 理论的薄壁筒镜像切削建模方法， 包括如下步 骤： 步骤S1、 对工件的系统动力学建模： 步骤S2、 对镗杆的系统动力学建模； 步骤S3、 对切削工艺 系统的动态切削力进行建模： 步骤S4、 对无支撑 的切削工艺系统进行建模： 步骤S5、 对带有随动 气浮支撑的切削工艺系统进行建模。 本发明所述 的随动气浮支撑的基于壳理论的薄壁筒镜像切 削建模方法， 考虑了薄壁筒在周向与轴向2个方 向复杂的模态振型与工件的旋转， 将薄壁筒的 车/镗加工转化为圆柱壳在旋转载荷下的振动响 应， 并在其中加入了生产中常用的随动气浮支撑 装置， 并可根据工艺调整支 撑的数量与支撑点的 位置， 可以较 真实地模拟薄壁筒件在镜像加工工 艺下的振动响应 。 权利要求书3页 说明书10页 附图2页 CN 114462156 A 2022.05.10 CN 114462156 A 1.随动气浮支撑的基于壳理论的薄壁筒镜像切削建模方法， 其特征在于： 包括如下步 骤： 步骤S1、 对工件的系统动力学建模： 步骤S2、 对 镗杆的系统动力学建模； 步骤S3、 对切削工艺系统的动态切削力进行建模： 步骤S4、 对无支撑的切削工艺系统进行建模： 步骤S5、 对带有随动气浮支撑的切削工艺系统进行建模， 具体的建模方法为： 将随动支 撑的气缸与橡胶头简化为弹簧阻尼单元， 内部推杆部分简化为质量 单元， 模型中Kx与Cx为橡 胶支撑头的刚度与阻尼， Kq与Cq为气缸的刚度与阻尼， Ms为随动支撑的模态质量， 支撑装置的动力学 方程为： Fs为支撑端为工件提供的支撑力， 表达为： 其中Ww’(t)为支撑处工件的振动， w ′w(t)＝Tw(t)Ww′(t)， Ww′(t)为支撑点处工件的振型 函数， Ww′(t)＝Ww(z*(t)+Δz， θ*(t)+Δθ )， 此时， 薄壁工件所受的外 部激励， 表示 为： Fw＝(Fb‑Ft)Ww(t)‑FsWw′(t)              (23) 结合无支撑时切削工艺系统的动力学模型式(20)， 可以给出加随动支撑后且切削工艺 系统的状态空间方程： 其中， 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114462156 A 2CT＝0， 该方程可根据龙格库塔法就行求解输出响应， 利用半离散法或全离散法求解稳定性， 分别得到 工件在稳定状态、 临界稳定状态、 失稳状态的振动响应。 2.根据权利要求1所述的随动气浮支撑的基于壳理论的薄壁筒镜像切削建模方法， 其 特征在于： 步骤S1、 对工件的系统动力学建模 包括如下 方法： 步骤S11、 建立工件系统的简化模型 步骤S12、 求 解工件系统圆柱壳的固有特性； 步骤S13、 建立在旋转载荷下的薄壁圆柱壳动力学 方程。 3.根据权利要求1所述的随动气浮支撑的基于壳理论的薄壁筒镜像切削建模方法， 其 特征在于： 所述 步骤S2中对 镗杆的系统动力学建模的方程 为： 4.根据权利要求1所述的随动气浮支撑的基于壳理论的薄壁筒镜像切削建模方法， 其 特征在于： 所述 步骤S3中对切削工艺系统的动态切削力进行建模的过程 为： 车刀与镗刀同时对薄壁筒 的内外表面进行加工， 两把刀具保持相同的进给量fc， apt与 apb分别为车刀与镗刀的切削深度， κ 为两把刀具的主偏角， 工件 两侧的动态切削 厚度可表示 为： 车削 镗削 Δapw为工件振动引起的径向背吃刀量变化， Δapb为镗杆振动引起的背吃刀量变化， ht、 hb为车削与镗削的动态切削厚度， ht0、 hb0为车削与镗削的名义切削厚度， bt、 bb为车削与镗权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114462156 A 3