航空整體結構件加工過程的數值仿真.pdf

1、整體結構件的加工變形是困擾航空制造業(yè)的難題,許多變形大的整體結構件不得不增加校形工序.而校形工藝又比較"野蠻"化,時常有校裂報廢現象,耽誤了型號工程,經濟損失巨大.本文在闡述整體結構件的國內外加工現狀、產生變形原因的基礎上,利用數值模擬分析、試驗驗證的手段研究了航空整體結構件加工過程中的各個階段,包括毛坯的淬火、淬火殘余應力的拉伸消除、切削過程機理和整體結構件的加工過程.材料去除導致毛坯中的殘余應力重新分布是引起加工變形的重要因素.為了

2、得到整體結構件毛坯的初始狀態(tài),采用準耦合法對航空鋁合金7075進行了淬火模擬,研究了該過程中溫度的變化和殘余應力的分布規(guī)律.進而,在忽略切削載荷的假設條件下對含有淬火殘余應力的毛坯進行材料去除模擬.試驗證明,模擬產生的比例件的變形與實際加工的比例件的變形非常近似,從而證明了毛坯的初始殘余應力是引起整體結構件加工變形的主要因素,同時驗證了準耦合淬火法的有效性.通過淬火可以獲得高強度、高韌性的鋁合金,同時淬火后分布于毛坯中的殘余應力幅值很大

3、.為了消除毛坯的淬火殘余應力,必須進行拉伸.所以在獲得淬火毛坯的基礎上,又進行了毛坯拉伸消除殘余應力的數值模擬與分析.若要對整體結構件的加工過程進行模擬必須具備:①整體結構件毛坯;②加工過程施加的動態(tài)銑削載荷,包括銑削力和銑削熱.所以在毛坯淬火和拉伸模擬獲得整體結構件毛坯的基礎上,本文通過對銑削過程建立有限元模型來研究切削機理,以獲得動態(tài)切削載荷.目前銑削加工的有限元模型雖然很多,但絕大部分是平面直角(正交)切削加工,對斜角切削加工進行

4、研究的很少,對雙刃切削加工進行研究的就更少了.雙刃切削加工是在斜角切削的基礎上又增加了一個副切削刃,是更接近于實際工況的.所以本文在概括直角切削加工模擬技術的基礎上,對雙刃切削加工模擬作了深入的研究,對切削加工過程中的各個物理量,如切削溫度、切削力、切屑的形成過程及刀具的溫度分布等作了分析.在獲得了淬火拉伸狀態(tài)的整體結構件毛坯以及切削加工過程中的動態(tài)載荷的基礎上,運用接力計算對一整體結構件——前梁的比例件的加工過程進行了模擬.裝夾對類似