航空框類整體結(jié)構(gòu)件銑削加工變形的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形是航空制造業(yè)面臨的最突出問題之一，多年來一直困擾航空工業(yè)。研究影響整體結(jié)構(gòu)件加工變形的因素及減小或抑制零件加工變形的工藝方法，對航空整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形預(yù)測及控制具有重要的意義和價值。本文在闡述航空整體結(jié)構(gòu)件國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過理論分析、有限元計算及實驗研究相結(jié)合的方法，從三維切削機理，薄壁件變形及整體結(jié)構(gòu)件數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)入手，對航空整體結(jié)構(gòu)件的銑削加工變形進行了深入的研究。 深入研究了金屬的

2、三維切削加工機理，并采用三維斜角切削有限元模型對航空鋁合金已加工表面殘余應(yīng)力的分布規(guī)律進行了模擬研究。另外采用更接近真實銑削過程的三維螺旋刃刀具有限元模型對航空鋁合金7050-T7451銑削機理進行了數(shù)值模擬，研究了切削過程中的各種物理現(xiàn)象。并分析了切削力及切削溫度的變化規(guī)律。 在闡述航空薄壁件加工變形的相關(guān)理論基礎(chǔ)上，深入研究了薄壁件切削加工模擬的若干關(guān)鍵技術(shù)，建立了適合薄壁件加工的三維螺旋刃刀具有限元模型及帶懸壁板結(jié)構(gòu)的薄

3、壁工件有限元模型。利用該模型對航空鋁合金7050-T7451進行了加工變形模擬，分析了切削過程中的切削力與讓刀量的關(guān)系。為航空整體結(jié)構(gòu)件局部變形(側(cè)壁、腹板、筋條、緣條)的研究和控制建立了基礎(chǔ)。 針對航空框類結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及加工特點，建立了適合航空框類整體結(jié)構(gòu)件銑削加工變形的有限元模型，并深入研究了所需的建模關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)主要包括框類整體結(jié)構(gòu)件實際加工過程面向數(shù)值模擬過程的CAD模型簡化研究、加工工藝向數(shù)值模擬的轉(zhuǎn)化研究，毛

4、坯初始殘余應(yīng)力場的構(gòu)建，材料去除方法，切削層簡化及切削載荷的獲取與施加方法，數(shù)值模擬的接力計算方法。提出了采用對稱銑削加工框類整體結(jié)構(gòu)件的工藝方法與普通加工工藝方法進行銑削加工變形的模擬與實驗對比分析。 通過小尺寸框類整體結(jié)構(gòu)件進行包括對稱銑削加工工藝方法在內(nèi)的四種不同工藝方法的銑削加工模擬及加工實驗。對四個小尺寸框類整體結(jié)構(gòu)件的數(shù)值模擬及加工實驗的結(jié)果進行對比分析，驗證了數(shù)值模擬建模技術(shù)的正確性。同時，通過對比，證明了對稱銑