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关于航空框类结构件铣削加工残余应力和变形机理的研究

由金属切削加工引起的被加工零件整体或局部变形是机械加工中一个普遍性问题,而对于航空航天产品尤为突出。航空航天结构件尺寸大,加工周期长,完成加工后,零件就会发生弯曲、扭曲或弯扭组合的结构变形,使零件难以达到设计要求,甚至成为废品,严重影响着航空航天产品的生产进度与成本。因此,进行切削加工变形机理及相应工艺措施的理论和应用研究具有重大的理论意义和工程应用价值。本文,首先对引起切削加工变形的主要原因进行了分析,结合生产现场反馈的技术信息,确定以控制零件残余应力作为解决变形问题的突破口。从切削加工产生残余应力规律研究到零件内部原有残余应力因切削加工而重新分布规律的研究,详细分析了航空结构件因铣削加工而引起变形的规律和特点,提出了控制该类零件加工变形的思路和方法。第二,考虑到本文研究的具体对象是航空结构件,材料多为铝合金,且以铣削加工为主,因此,通过实验研究了给定刀具前提下该种材料的铣削力学特性,建立了铣削力公式。该模型的建立既解决了本论  (本文共110页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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航空整体结构件切削加工过程的数值模拟与实验研究

整体结构件的加工变形是航空制造业面临的最突出问题之一,多年来一直困扰航空工业。为了有效减小或抑制零件加工变形,对航空整体结构件数控加工变形进行预测具有重要的意义和价值。本文在阐述航空整体结构件国内外加工研究现状的基础上,通过理论分析、有限元数值计算以及实验研究相结合的方法,从金属切削原理入手,对航空整体结构件的铣削加工变形预测进行了较为深入的研究。基于高温拉伸实验和高速压缩实验,对航空铝合金材料7050-T7451静、动态力学性能进行了研究,得到了材料的弹性模量、屈服极限、强度极限,建立了材料本构关系模型。通过研究金属切削加工模拟的若干关键技术,建立了铝合金7050-T7451二维正交(直角)切削加工和三维螺旋齿斜角切削加工的有限元模型。利用直角切削力和斜角切削力实验对该有限元模型进行了验证。进而,利用该模型对铝合金材料进行了切削加工模拟,分析了切削过程中的应力、应变、温度等物理量。分析了切屑形成过程,模拟得到了切削力。基于三维...  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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航空铝合金残余应力及切削加工变形研究

航空整体结构件具有结构复杂、尺寸大、材料去除率高、薄壁部位多、刚性差等特点,在加工过后,零件通常会出现弯曲、扭曲或弯扭组合等变形,加工精度难以达到设计要求。本文以航空铝合金7050-T7451为研究对象,围绕引起整体结构件加工变形的主要因素,即毛坯初始残余应力的释放与重分布,铣削加工引入的残余应力,以及铣削力、铣削热和装夹载荷的作用,借助理论分析、实验研究和数值模拟等研究手段,研究影响变形的各因素在加工的各阶段所起的作用及引起的变形形式,明确整体结构件加工变形的产生机理,从而为航空整体结构件的加工变形的控制和工艺参数优化提供理论依据。分析航空铝合金预拉伸板7050-T7451内部残余应力的产生机理,指出毛坯初始残余应力主要在热轧和固溶化淬火工艺过程中产生,采用预拉伸的方法进行消减;基于裂纹柔度法测量铝合金厚板内部残余应力的分布规律,采用有限元法计算得到测试试样的裂纹柔度函数,在分析应力计算不确定度来源的基础上,研究裂纹柔度法中插...  (本文共175页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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薄板件切削回弹变形机理及装夹优化方法研究

大型复杂结构的薄板、薄壁结构件在加工过程中,由于受到装夹力、切削力、切削热以及力热耦合作用,发生变形;且加工过程中产生的残余应力会引起残余应力变形。这两种变形都会导致加工精度降低。本文针对薄板件加工过程产生的残余应力和变形控制问题,综合考虑切削过程、装夹布局及夹紧力等影响因素,以铝合金6061为实例,利用切削实验与模拟仿真方法研究薄板件切削回弹变形机理及变形控制方法,从而为薄板件的加工变形控制提供理论依据。实验研究了铝合金6061表面切削应力的状态,得出了表面切削应力属于二维平面应力;应用响应面原理建立了铣削参数与表面切削应力之间的关系模型;综合考虑表面切削应力与表面粗糙度,对铣削参数进行了优化,并分别对面支撑和点支撑装夹方式下的薄板件进行了表层铣削实验。测试和分析结果表明,面支撑装夹方式的薄板件表层铣削完成后,去除装夹时的回弹量是影响加工精度的主要因素;点支撑装夹方式的薄板件表层铣削完成后,夹紧力施加位置沿薄板件板长方向相对支...  (本文共171页) 本文目录 | 阅读全文>>

安徽工程大学
安徽工程大学

航空框类结构件铣削加工残余应力抑制策略研究

整体结构件数控加工变形是航空制造业面临的最突问题之一,严重地阻碍了航空制造业的发展进程。研究影响整体结构件加工变形因素及减小或抑制零件加工变形的工艺,对航空整体结构件数控加工变形的预测及控制具有十分重要的价值和意义。全文共分六章,各章内容简述如下:第一章阐述了论文研究的背景和意义,总结了航空整体结构件数控加工变形的国内外研究现状,提出了本论文的研究内容和总体框架。第二、三章在阐述航空整体结构件加工变形的相关理论基础上,通过理论分析、有限元计算及实验研究相结合的方法。从三维切削机理,加工变形特征及整体结构件数值模拟关键技术入手,对航空整体结构件的铣削加工变形进行了深入的研究。建立了适合航空框类整体结构件铣削加工变形的有限元模型,并深入研究了所需的建模关键技术,主要包括模型简化研究、材料去除方法、切削层简化及切削载荷施加。第四章采用有限元模拟与试验研究相结合的方法,针对航空多框整体结构件的铣削加工变形机理、预测方法以及变化规律开展了...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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航空整体结构件加工变形滚压校正理论及方法研究

航空整体结构件由于其重量轻、结构效率和可靠性高等优点被广泛的应用在航空制造领域。但航空整体结构件大多尺寸大、结构复杂、加工周期长,加工过程中因各因素综合作用,加工完成后往往产生弯曲、扭曲或弯扭组合等变形,难以达到设计精度要求。引起整体结构件变形的因素包括整体结构件的材料属性及结构特征、毛坯初始残余应力、切削力、切削热、夹紧力等。通过现有手段无法完全将加工变形抑制,因此必须对加工后变形进行校正。通过铝合金7075-T7451正交切削实验,基于反求法构建了适合加工条件下的铝合金Johnson-Cook材料本构关系模型。通过切削力与切削的的仿真与实验对比表明,仿真与实验结果吻合较好。通过该方法构建的材料模型避免了传统等温压缩试验中求解材料模型应变率过低的问题;与用分离式霍普金森压缩实验相比,材料模型应变范围更大,应变率范围可以根据需要调整切削实验,避免了人为加热试样可能产生的等温软化与时效强化作用,并且可以大大降低了试验费用。基于正交...  (本文共206页) 本文目录 | 阅读全文>>