數(shù)控超聲波噴丸校形工藝研究與預(yù)測(cè)模型建立.pdf

1、為適應(yīng)航空航天飛行器高速、高機(jī)動(dòng)性能的發(fā)展需要,整體結(jié)構(gòu)件日趨大型化、復(fù)雜化,在制造精度、疲勞性能等方面的要求越來(lái)越高。數(shù)控超聲波噴丸是一種高精度、高應(yīng)變速率下的強(qiáng)化與成形技術(shù),受結(jié)構(gòu)件材料、形狀和尺寸的影響小,并能大幅度提高噴丸后工件的綜合性能,因而數(shù)控超聲波噴丸在航空航天壁板類零件的成形和校形應(yīng)用中意義重大。本文對(duì)單曲度2024-T351鋁合金變形試驗(yàn)件進(jìn)行了數(shù)控超聲波噴丸校形技術(shù)工藝研究,創(chuàng)建并驗(yàn)證了超聲波噴丸校形工藝預(yù)測(cè)模型,論

2、文主要研究工作及結(jié)論如下:
　　(1)分析了超聲波噴丸校形物理過(guò)程和噴丸殘余應(yīng)力的引入機(jī)理,推導(dǎo)出殘余應(yīng)力與校形量的理論公式,并分析了沖擊角度對(duì)噴丸殘余應(yīng)力的影響。研究表明,沖擊角度影響噴丸殘余應(yīng)力的釋放和引入,非垂直沖擊時(shí)沖擊動(dòng)能對(duì)回彈所需能量的轉(zhuǎn)化率降低。噴丸校形量取決于材料屬性、噴丸強(qiáng)度和噴丸路徑。
　　(2)進(jìn)行了單曲度鋁合金變形試驗(yàn)件的數(shù)控超聲波噴丸校形工藝試驗(yàn),定量研究了噴丸工藝參數(shù)對(duì)校形效果的影響。研究表明,校

3、形試驗(yàn)件的中點(diǎn)校形量對(duì)校形效果影響顯著,中點(diǎn)校形量隨噴丸區(qū)域?qū)挾鹊脑黾佣黾?隨進(jìn)給速度、噴丸軌跡間距和噴丸電流的增大先增大后減小。不恰當(dāng)?shù)墓に噮?shù)會(huì)導(dǎo)致“局部凸點(diǎn)”和“凸起”現(xiàn)象,“局部凸點(diǎn)”現(xiàn)象通過(guò)調(diào)節(jié)噴丸區(qū)域?qū)挾取⑦M(jìn)給速度、初始變形量或噴丸電流加以消除,“凸起”現(xiàn)象通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)給速度加以抑制。
　　(3)采用 ABAQUS模擬軟件分析了數(shù)控超聲波噴丸校形工藝參數(shù)對(duì)校形量的影響及其與工藝試驗(yàn)效果的吻合度。結(jié)果表明,模擬結(jié)果與試驗(yàn)

4、結(jié)果的吻合度較高,兩者數(shù)據(jù)點(diǎn)平均誤差0.026mm,平均誤差率5.5％,所采用的超聲波噴丸校形模擬方法是合理、可靠的。
　　(4)探索了采用 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立超聲波噴丸校形預(yù)測(cè)模型的方法,對(duì)預(yù)測(cè)模型隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行了優(yōu)化研究,并采用ABAQUS有限元模擬增加了模型數(shù)據(jù)量,提高了網(wǎng)絡(luò)泛化能力。研究表明,隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為4時(shí)網(wǎng)絡(luò)精度最高,網(wǎng)絡(luò)泛化能力提高后模型預(yù)測(cè)誤差均值由0.05mm降為0.02mm,所建立的預(yù)測(cè)模型在帶筋鋁合金變形