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(shí)驗(yàn)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(duì)航空整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形預(yù)測(cè)及控制具有重要的意義和價(jià)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(jì)算及實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，從三維切削機(jī)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(duì)航空整體結(jié)構(gòu)件的銑削加工變形進(jìn)行了深入的研究。 深入研究了金屬的

2、三維切削加工機(jī)理，并采用三維斜角切削有限元模型對(duì)航空鋁合金已加工表面殘余應(yīng)力的分布規(guī)律進(jìn)行了模擬研究。另外采用更接近真實(shí)銑削過程的三維螺旋刃刀具有限元模型對(duì)航空鋁合金7050-T7451銑削機(jī)理進(jìn)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(duì)航空鋁合金7050-T7451進(jìn)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(duì)航空框類結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及加工特點(diǎn)，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(shí)際加工過程面向數(shù)值模擬過程的CAD模型簡(jiǎn)化研究、加工工藝向數(shù)值模擬的轉(zhuǎn)化研究，毛

4、坯初始?xì)堄鄳?yīng)力場(chǎng)的構(gòu)建，材料去除方法，切削層簡(jiǎn)化及切削載荷的獲取與施加方法，數(shù)值模擬的接力計(jì)算方法。提出了采用對(duì)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(jìn)行銑削加工變形的模擬與實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析。 通過小尺寸框類整體結(jié)構(gòu)件進(jìn)行包括對(duì)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(shí)驗(yàn)。對(duì)四個(gè)小尺寸框類整體結(jié)構(gòu)件的數(shù)值模擬及加工實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了數(shù)值模擬建模技術(shù)的正確性。同時(shí)，通過對(duì)比，證明了對(duì)稱銑